• Neutrontähtede Kokkupõrked

Kui suur on neutrontäht?

• 2024

Jäänused on neutronitähed massiivsed tähed pärast supernoovasse minekut ; kui tähe väliskihid plahvatavad väljapoole, luues ilutulestiku sõna otseses mõttes kosmilises mõõtkavas, variseb tähe tuum kokku, muutudes uskumatult kokku surutuks. Kui tuumal on piisavalt massi, muutub see must auk , kuid kui see piir on häbelik, muutub see ülitihedaks palliks, mis koosneb enamasti neutronitest.

Neutrontähtede statistika on kainestav . Nende mass on Päikesest kuni kaks korda suurem, kuid aatomituuma tihedus: üle 100 triljonit grammi kuupsentimeetri kohta. Sellest on raske aru saada, kuid mõelge sellele nii: kui tihendaksite Ameerika Ühendriikide iga auto neutrontähtedeks, saaksite kuubi 1 sentimeetrit küljel . Suhkru kuubiku suurune või kuuepoolne täring. Kogu sellisesse olekusse surutud inimkond oleks vähem kui kaks korda laiem.

Neutrontähtede pinnagravitatsioon on sadu miljardeid kordi suurem kui Maal ja magnetväljad on veelgi tugevamad. Neutrontähel pool galaktikat meist eemal oli seismiline sündmus, mis mõjutas meid füüsiliselt siin Maal, 50 000 valgusaasta kaugusel.

Kõik neutrontähtede kohta on kohutav. Aga kõige selle eest, me pole veel päris kindlad, kui suured nad on .

Pöörlev võimsa magnetväljaga neutrontäht virutab enda ümber aatomi osakesi. Kunstiteose krediit: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University

Ma mõtlen, et meil on ligikaudne ettekujutus, kuid täpset arvu on raske kindlaks teha. Need on liiga väikesed, et neid otseselt näha, seega peame nende suurusest järeldama muudest tähelepanekutest ja neid vaevab ebakindlus. Nende suurus sõltub ka nende massist. Kuid kasutades röntgenkiirte ja muude neutrontähtede emissiooni vaatlusi, on astronoomid leidnud, et nende läbimõõt on 20–30 kilomeetrit. See on pisike, nii suure massi jaoks! Kuid see on ka ärritavalt suur valik. Kas saame paremini hakkama?

Jah! Rühm teadlasi on probleemile lähenenud erineval viisil, ja on suutnud nende ägedate, kuid väikeste metsloomade suurust kitsendada : Nad leidsid, et neutronitähe puhul, mille mass on 1,4 korda Päike (umbes keskmine selliste asjade jaoks), on selle läbimõõt 22,0 kilomeetrit (määramatusega +0,9/-0,6 km). Nad leiavad, et nende arvutus on kaks korda täpsem kui ükski teine ​​varem tehtud.

miks on far cry 4 hinnatud m

See on… väike. Nagu, tõesti väike. Peaksin 22 km lühikeseks jalgrattasõiduks, kuigi oleks õiglane neutronitähe peal seda teha.

Neutrontäht on uskumatult väike ja tihe, pakkides Päikese massi palliks vaid mõne kilomeetri kaugusel. See kunstiteos kujutab seda Manhattaniga võrreldes. Krediit: NASA Goddardi kosmoselennukeskus

Niisiis, kuidas nad selle numbri said ? Füüsika, mida nad kasutasid, on tegelikult kuradima keeruline, kuid tegelikult lahendasid nad neutrontähe olekuvõrrandi - füüsilised võrrandid, mis seostuvad objekti omadustega, nagu rõhk, maht ja temperatuur -, et saada teada, millised tingimused oleksid mudel neutrontäht, mille mass on fikseeritud 1,4 korda Päikese omast.

Seejärel kasutasid nad neid tulemusi ja võrdlesid neid 2017. aasta sündmuste vaatlustega: kahe neutrontähe ühinemine, mille tulemuseks oli kolossaalne plahvatus kilonova . See sündmus nimega GW170817 oli astronoomia jaoks tohutu veelahkmehetk, sest kokkupõrkavad neutrontähed kiirgasid võimsaid gravitatsioonilaineid, raputades sõna otseses mõttes Universumi kangast. See oli meie esimene hoiatus selle sündmuse kohta, kuid siis sihtis suur osa Maa peal ja selle kohal asuvatest teleskoopidest taevaosa, kus ühinemine leiti, ja nägi plahvatust ennast, kilonovat. See oli esimene kord, kui nähti sündmust, mis kiirgas elektromagnetilist energiat (st valgus ), mida esmakordselt täheldati gravitatsioonilainetel.

Kunstiteos, mis kujutab kahe neutronitähe kokkupõrkehetke. Sellest tulenev plahvatus on… üsna suur. Krediit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

See seadis ka palju piiranguid kokkupõrkavatele neutronitähtedele. Näiteks pärast nende ühendamist kiirgasid nad konkreetsel viisil valgust ja selgub, et see oli vastuolus sellega, et ühendatud jäänusel oli piisavalt massi, et kukkuda otse musta auku. See juhtub umbes 2,4 korda Päikese massist, nii et me teame, et kahel tähel oli vähem massi. Seevastu valgus oli vastuolus sellega, et jäänuk oli neutronitäht allpool see piir ka. Tundub, et selle piiri lähedal tekkis hüpermassiivne neutrontäht, mis kestis väga lühikest aega ja siis varises musta auku.

Kõik need andmed olid neutrontähtede suurust arvutavate teadlaste jaoks söödaks. Võrreldes oma mudeleid GW170817 andmetega, suutsid nad oluliselt vähendada mõistlikku suuruste vahemikku, nullides 22 km läbimõõdu.

Sellel suurusel on huvitavaid tagajärgi. Näiteks üks asi, mida gravitatsioonilaine teadlased loodavad näha, on musta augu ja neutrontähe ühinemine. See on kindlasti tuvastatav, kuid küsimus on selles, kas see kiirgab valgust, mida traditsioonilisemad teleskoobid näevad? See juhtub siis, kui neutrontähe materjal väljub ühinemise ajal, tekitades palju valgust.

Selle uue töö teadlased lõid numbrid ja leidsid, et 1,4 päikesemassiga ja 22 km läbimõõduga neutrontähe puhul oleks iga musta auk suurem kui umbes 3,4 korda Päikese mass mitte visake kõik materjalid välja! See on musta augu jaoks väga väike mass ja on väga ebatõenäoline, et me näeksime sellist massi, eriti seda, millel on neutronitäht. Seega ennustavad nad, et seda sündmust näeb ainult gravitatsioonilainetes ja mitte valguses. Teisest küljest on see ainult ketramata mustad augud ja tegelikult on enamikul kiire pöörlemine; on ebaselge, mis seal juhtuks, kuid ma kujutan ette, et paljud inimesed hakkavad oma mudeleid uuesti juhtima, et näha, mida nad suudavad ennustada.

Neutrontähe suuruse omamine tähendab seda, et nad saavad paremini aru, mis juhtub nende pöörlemise ajal, kuna nende naeruväärselt võimsad magnetväljad mõjutavad ümbritsevat materjali, kuidas nad uut materjali koguvad ja mis juhtub neutrontähe ja musta vahelise massipiirangu lähedal auk. Veelgi parem, nagu LIGO / Neitsi gravitatsioonilainete vaatluskeskus inimesed peenhäälestavad oma seadmeid, mida nad eeldavad, et nende tundlikkus suureneb, võimaldades paremini jälgida neutrontähtede ühinemist, mida saab seejärel kasutada suurusepiirangute veelgi karmistamiseks.

Mind on kogu elu lummanud neutrontähed ja ausalt öeldes on see õige suhtumine. Nad on supernoovade jäägid; nad põrkuvad kokku ja teevad kulda, plaatina, baariumi ja strontsiumi; nad on pulsaaride taga olev jõujaam; nad võivad tekitada meeli purustavaid energiapauke; ja on kõige tihedamad objektid, mida võite universumis veel pidada (füüsiline objekt musta augu sündmuste horisondi sees on igavesti väljaspool meie käeulatust). Ma mõtlen, tule nüüd . Nad on hämmastav .

Ja see nende suuruste kohta.