Şimdiye kadarki en doğru olanı: nötron yıldızının yarıçapı 10,4 ~ 11,9 kilometredir, ancak güneşten daha ağırdır
Max Planck Yerçekimi Fiziği Enstitüsü ve Albert Einstein Enstitüsü'nden (AEI) bilim adamları tarafından yönetilen uluslararası bir araştırma ekibi, yakın zamanda nötron yıldızlarının boyutuyla ilgili yeni ölçümler elde etti. Bu amaçla, bilim adamları, nötron yıldızlarının bilinmeyen davranışlarının genel ilk prensip tanımını, ikili nötron yıldızı birleşmesinin çoklu haberci gözlemi ile birleştirdi GW170817.Araştırma sonuçları, önceki kısıtlamalardan iki kat daha katı olan "Natural Astronomy" dergisinde yayınlandı. Nötron yıldızının yarıçapı 11 kilometreye yakın.
Çalışma ayrıca, çoğu durumda, kara delikle birleşen nötron yıldızının, kara delik küçük olmadığı veya çok hızlı dönmediği sürece bir bütün olarak yutulabileceğini buldu. Bu, bu tür birleşmelerin yerçekimi dalgası kaynakları olarak gözlemlenebilir olsa da, elektromanyetik spektrumda görünmez oldukları anlamına gelir. Araştırmanın baş yazarı ve Albert Einstein Enstitüsü'nde bir araştırmacı olan Colin Capano şunları söyledi: İkili nötron yıldız birleşmeleri bir altın bilgi madeni! Kara delikler dışında nötron yıldızları, gözlemlenebilir evrendeki en yoğun maddeyi içerir. Aslında çok yoğun ve küçücükler:
Böylece tüm nötron yıldızı, bir şehir büyüklüğüne kadar büyütülmüş tek bir çekirdek olarak hayal edilebilir. Bilim adamları, bu gök cisimlerinin özelliklerini ölçerek, maddeyi atom altı seviyede yöneten temel fiziği anlıyorlar. Albert Einstein Enstitüsü ve araştırma ekibi başkanı Badri Krishnan (Badri Krishnan) şunları söyledi: Tipik bir nötron yıldızının kütlesinin güneşin yaklaşık 1,4 katı olduğunu ve yarıçapın yaklaşık 11 kilometre olduğunu bulduk. Araştırma sonuçları, yarıçapı 10,4 ile 11,9 kilometre arasında sınırlandırmaktadır ki bu, önceki sonuçlardan daha katı ve daha doğru olan iki faktördür!
İkiz nötron yıldızlarının birleşmesi
Bir nötron yıldızı, kompakt bir süpernova patlama kalıntısıdır.Bir nötron yıldızının boyutu, yaklaşık bir şehir büyüklüğündedir ve kütle aralığı, güneşin kütlesinin 1.44 katı (beyaz cücenin maksimum kütle sınırına Chandraseca sınırı denir) ve güneş kütlesinin 3.2 katıdır. Aşağıda (bir nötron yıldızının maksimum kütle sınırı, Oppenheimer sınırı olarak adlandırılır). Bu nötronca zengin ve son derece yoğun malzemenin davranışı hala belirsizdir ve gezegendeki herhangi bir laboratuvarda bu tür koşulları yaratmak imkansızdır.
(Yukarıda gösterilmiştir) Tipik yarıçapı 11 kilometre olan bir nötron yıldızı, yaklaşık olarak orta büyüklükteki bir şehir büyüklüğündedir. Resim: NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Fizikçiler çeşitli modeller (durum denklemleri) önermişlerdir, ancak bu modellerden hangisinin (varsa) doğadaki nötron yıldız maddesini doğru bir şekilde tanımlayabileceği açık değildir. İkili nötron yıldızlarının birleşmesi: Örneğin, Ağustos 2017'de kütleçekim dalgalarında ve tüm elektromanyetik spektrumda gözlemlenen GW170817, en heyecan verici astrofiziksel olaylardan biridir. Ekstrem koşullar altında madde ve temelde yatan nükleer fizik hakkında daha fazla şey öğrenebildiği için, bilim adamları sırayla nötron yıldızlarının yarıçapları ve kütleleri gibi fiziksel özelliklerini belirleyebilirler.
Araştırma ekibi, atom altı parçacıkların nötron yıldızlarında bulunan yüksek yoğunluklarda nasıl etkileşime girdiğini açıklayan ilk ilkelere dayalı bir model kullandı. Bir milimetrenin trilyonda birinden daha küçük bir uzunluk ölçeğine sahip teorik hesaplamaların, 100 milyon ışık yılını aşan astrofiziksel nesnelerin gözlemleriyle karşılaştırılabileceğini belirtmek gerekir. Bu inanılmaz. GW170817, 120 milyon yıl önce dinozorlar yeryüzünde yürürken iki şehir büyüklüğünde gök cisimlerinin çarpışmasından kaynaklandı. O zamandan beri bilim adamları, atom altı fiziğiyle ilgili daha fazla bilgi edindiler.
Bir nötron yıldızı ne kadar büyüktür?
Bilim adamları, doğrudan nükleer fiziğinden türetilen nötron yıldızları için bir dizi olası durum denklemini tahmin etmek için ilk ilkelerin açıklamalarını kullandılar. Araştırmacılar bu setten en olası açıklamayı seçti Farklı astrofizik gözlemlerinin üyeleri:
1) Bu, halka açık LIGO ve Virgo kütleçekim dalgası gözlemevlerinden alınan GW170817 yerçekimi dalgası gözlem sonuçlarıyla tutarlıdır;
2) Birleşme sonucunda kısa ömürlü bir süper kütleli nötron yıldızı ürettiler;
3) Bu, GW170817 elektromanyetik bandına karşılık gelen nötron yıldızlarının maksimum kütlesi üzerindeki bilinen kısıtlamalarla tutarlıdır;
Bu, araştırmacıların yalnızca yoğun maddenin fiziği hakkında güvenilir bilgiler elde etmesine izin vermekle kalmaz, aynı zamanda nötron yıldızlarının boyutuyla ilgili şimdiye kadarki en katı sınırı elde eder.
Gelecekteki yerçekimi dalgaları ve çoklu haberci gözlemleri
Araştırmanın yazarlarından Albert Einstein Enstitüsü'nde doktora öğrencisi olan Stephanie Brown şunları söyledi: Bu sonuçlar heyecan verici, sadece nötron yıldız yarıçapının ölçümünü büyük ölçüde iyileştirebildiğimiz için değil, aynı zamanda İkili yıldızları birleştirme sürecinde nötron yıldızlarının nihai kaderini anlayabileceğimiz bir pencereyiz. Yeni sonuçlar, tasarım hassasiyetinde GW170817, LIGO ve Virgo yerçekimi dalgası dedektörleri gibi olaylarla, iki nötron yıldızının veya iki kara deliğin birleşmesi olup olmadığını yerçekimi dalgalarından kolayca ayırt edebileceği anlamına geliyor.
GW170817 için, elektromanyetik spektrumdaki gözlemler böyle bir ayrım yapmak için çok önemlidir. Araştırma ekibi ayrıca, hibrit bir ikili yıldız (bir kara delikle birleşen bir nötron yıldızı) için, bu tür bir olayı ikili bir kara delikten yalnızca yerçekimi dalgalarının birleşik gözlemi ile ayırt etmenin zor olacağını buldu.Kombine elektromanyetik spektrum ve yerçekimi dalgası gözlemleri farklı olacaktır. Anahtarları. Bununla birlikte, yeni araştırma sonuçlarının aynı zamanda, hibrit ikili yıldız birleşmelerinin çoklu haberci gözlemlerinin gerçekleşmesinin olası olmadığını ima ettiği ortaya çıktı. Araştırmalar, neredeyse tüm durumlarda, nötron yıldızlarının kara delikler tarafından parçalanmayacağını ve bizim tarafımızdan gözlemlenmeyeceğini, ancak bütün olarak yutulacağını kanıtladı.
Önümüzde parlak bir gelecek
Ancak kara delik çok küçük olduğunda veya çok hızlı döndüğünde, nötron yıldızını yutmadan onu yok edebilir; ancak bu şekilde yerçekimi dalgalarından başka bir şey görmesi beklenebilir. Önümüzdeki on yılda, mevcut yerçekimi dalgası dedektörleri daha hassas hale gelecek ve daha fazla dedektör gözlemlemeye başlayacak. Araştırma ekibi, daha "gürültülü" yerçekimi dalgalarının tespit edilmesini ve muhtemelen birleştirilmiş ikili nötron yıldızından daha fazla çoklu haberci sinyalinin tespit edilmesini bekliyor. Bu birleşmelerin her biri, nötron yıldızları ve nükleer fizik hakkında daha fazla bilgi edinmek için mükemmel bir fırsat sağlayacaktır.
Brocade Garden Araştırma / Gönderen: Max Planck Enstitüsü, Albert Einstein Enstitüsü
Referans Periyodik "Doğal Astronomi"
DOI: 10.1038 / s41550-020-1014-6
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
