gov-civil-vilareal.ptCik liela ir neitronu zvaigzne?
>Neitronu zvaigznes ir paliekas masīvas zvaigznes pēc tam, kad tās nonākušas supernovā ; kamēr zvaigznes ārējie slāņi eksplodē uz āru, radot uguņošanu burtiski kosmiskā mērogā, zvaigznes kodols sabrūk, kļūstot neticami saspiests. Ja kodolam ir pietiekami daudz masas, tas kļūs melnais caurums , bet, ja tas kautrējas no šīs robežas, tā kļūs par īpaši blīvu bumbu, kas sastāv galvenokārt no neitroniem.
Neitronu zvaigžņu statistika ir prātīga . To masa ir vairāk nekā divas reizes lielāka par Sauli, bet atomu kodola blīvums: vairāk nekā 100 triljoni grami uz kubikcentimetru. To ir grūti saprast, bet padomājiet par to šādi: ja jūs saspiestu katru ASV automašīnu neitronu zvaigžņu materiālā, jūs iegūtu kubu 1 centimetrs uz sāniem . Cukura kuba izmērs vai sešpusēja forma. Visa cilvēce, kas saspiesta šādā stāvoklī, būtu mazāk nekā divas reizes platāka.
Neitronu zvaigžņu virsmas gravitācija simtiem miljardu reižu pārsniedz Zemes, bet magnētiskie lauki ir vēl spēcīgāki. Neitronu zvaigznei, kas atradās pusē galaktikas no mums, bija seismisks notikums, kas mūs fiziski ietekmēja šeit, uz Zemes, 50 000 gaismas gadu attālumā.
Viss par neitronu zvaigznēm ir biedējošs. Bet par visu to, mēs joprojām neesam pārliecināti, cik lieli tie ir .
veselā saprāta mediji savvaļas elpa
Rotējoša neitronu zvaigzne ar spēcīgu magnētisko lauku satver subatomiskās daļiņas. Mākslas darbu kredīts: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University
Es domāju, mums ir aptuvens priekšstats, bet precīzu skaitu ir grūti noteikt. Tie ir pārāk mazi, lai tos varētu redzēt tieši, tāpēc mums ir jāsecina to lielums no citiem novērojumiem, un tos nomoka neskaidrības. To lielums ir atkarīgs arī no to masas. Bet, izmantojot rentgenstaru un citu neitronu zvaigžņu emisiju novērojumus, astronomi ir atklājuši, ka to diametrs ir 20–30 kilometri. Tas ir niecīgs, tik milzīgai masai! Bet tas ir arī kairinoši liels diapazons. Vai varam labāk?
Jā! Zinātnieku grupa ir pievērsusies problēmai citādi, un ir spējuši samazināt šo nikno, bet mazo zvēru lielumu : Viņi atklāja, ka neitronu zvaigznei, kuras masa ir 1,4 reizes lielāka par Sauli (apmēram vidēja šādām lietām), tās diametrs būs 22,0 kilometri (ar nenoteiktību +0,9/-0,6 km). Viņi uzskata, ka viņu aprēķins ir par diviem precīzāks nekā jebkurš cits iepriekš.
Tas ... mazs. Piemēram, tiešām mazs. Es uzskatītu, ka 22 km ir īss brauciens ar velosipēdu, lai gan būtu godīgi to darīt uz neitronu zvaigznes.
Neitronu zvaigzne ir neticami maza un blīva, iesaiņojot Saules masu bumbiņā, kas atrodas tikai dažus kilometrus. Šis mākslas darbs attēlo vienu, salīdzinot ar Manhetenu. Kredīts: NASA Goddara kosmosa lidojumu centrs
Tātad, kā viņi ieguva šo numuru ? Fizika, ko viņi izmantoja, patiesībā ir velnišķīgi sarežģīta, taču faktiski viņi atrisināja neitronu zvaigznes stāvokļa vienādojumu - fiziskos vienādojumus, kas saistīti ar objekta īpašībām, piemēram, spiedienu, tilpumu un temperatūru, lai noskaidrotu, kādi būtu apstākļi modeļa neitronu zvaigzne, kuras masa fiksēta 1,4 reizes vairāk nekā Saule.
Pēc tam viņi izmantoja šos rezultātus un salīdzināja tos ar 2017. gada notikuma novērojumiem: divu neitronu zvaigžņu apvienošanās rezultātā notika kolosāls sprādziens, ko sauc par kilonova . Šis notikums, saukts par GW170817, astronomijai bija milzīgs ūdensšķirtnes brīdis, jo sadursmes neitronu zvaigznes izstaroja spēcīgus gravitācijas viļņus, burtiski satricinot Visuma audumu. Tas bija mūsu pirmais brīdinājums par šo notikumu, bet pēc tam liela daļa teleskopu uz Zemes un virs tās bija vērsti uz to debess daļu, kurā tika konstatēta apvienošanās, un ieraudzīja pašu sprādzienu - kilonovu. Tā bija pirmā reize, kad tika novērots notikums, kas izstaro elektromagnētisko enerģiju (tas ir, gaisma ), kas pirmo reizi tika novērots gravitācijas viļņos.
Mākslas darbs, kas attēlo divu neitronu zvaigžņu sadursmes brīdi. Izraisītais sprādziens ir… diezgan liels. Kredīts: Dana Berija, SkyWorks Digital, Inc.
Tas arī radīja daudz ierobežojumu neitronu zvaigznēm, kas sadūrās. Piemēram, pēc saplūšanas viņi izstaroja gaismu noteiktā veidā, un izrādās, ka tas neatbilst apvienotajai atliekai, kurai ir pietiekami daudz masas, lai tā sabruktu tieši melnajā caurumā. Tas notiek aptuveni 2,4 reizes vairāk nekā Saules masa, tāpēc mēs zinām, ka abām zvaigznēm kopā bija mazāka masa. Un otrādi, gaisma bija pretrunā ar to, ka atlikums ir neitronu zvaigzne zemāk arī šī robeža. Izskatās, ka netālu no šīs robežas tika izveidota “hipermasīva” neitronu zvaigzne, kas ilga ļoti īsu laiku un tad sabruka melnajā caurumā.
Visi šie dati bija lopbarība zinātniekiem, kas aprēķināja neitronu zvaigznes lielumu. Salīdzinot savus modeļus ar datiem no GW170817, viņi varēja ievērojami samazināt saprātīgo izmēru diapazonu, samazinot 22 km diametru.
Šim izmēram ir interesanta ietekme. Piemēram, viena lieta, ko gravitācijas viļņu zinātnieki cer redzēt, ir melnā cauruma un neitronu zvaigznes apvienošanās. Tas noteikti būs nosakāms, bet jautājums ir, vai tas izstaro gaismu, ko var redzēt vairāk tradicionālo teleskopu? Tas notiek, ja materiāls no neitronu zvaigznes apvienošanās laikā tiek izmests, radot daudz gaismas.
Zinātnieki šajā jaunajā darbā apkopoja skaitļus un atklāja, ka neitronu zvaigznei, kuras masa ir 1,4 saules masas un 22 km diametrs, jebkurš melnais caurums būtu lielāks par aptuveni 3,4 reizes lielāku par Saules masu nē izmetiet jebkuru materiālu! Tā ir ļoti maza masa melnajam caurumam, un ir ļoti maz ticams, ka mēs redzētu tik mazu masu, it īpaši tādu, kurai ir neitronu zvaigzne. Tātad viņi paredz, ka šis notikums būs redzams tikai gravitācijas viļņos, nevis gaismā. No otras puses, tas ir paredzēts tikai negriešanās melnajiem caurumiem, un patiesībā lielākajai daļai būs ātra griešanās; nav skaidrs, kas tur notiktu, bet es iedomājos, ka daudzi cilvēki atkal vadīs savus modeļus, lai redzētu, ko viņi var paredzēt.
Neitronu zvaigznes lielums nozīmē spēju labāk saprast, kas notiek, kad tie griežas, jo to smieklīgi spēcīgie magnētiskie lauki ietekmē apkārtējo materiālu, kā tie uzkrāj jaunu materiālu un kas notiek tuvu masas robežai starp neitronu zvaigzni un melno caurums. Vēl labāk, kā LIGO / Jaunavas gravitācijas viļņu observatorija cilvēki precizē savu aprīkojumu, sagaidot, ka jutība palielināsies, ļaujot labāk novērot neitronu zvaigžņu apvienošanos, ko pēc tam var izmantot, lai vēl vairāk sašaurinātu izmēru ierobežojumus.
Visu mūžu esmu aizrāvusies ar neitronu zvaigznēm, un, godīgi sakot, tā ir pareiza attieksme. Tie ir pārpalikumi no supernovām; tie saduras un iegūst zeltu, platīnu, bāriju un stronciju; viņi ir spēkstacija aiz pulsāriem; tie var radīt prātu satriecošus enerģijas sprādzienus; un tie ir visblīvākie objekti, kurus jūs joprojām varat uzskatīt par Visumu (fiziskais objekts melnā cauruma notikumu horizonta iekšienē uz visiem laikiem nav sasniedzams). ES domāju, ej nu . Viņi ir pārsteidzošs .
Un tas attiecas uz to izmēriem.
