Zrážky Neutrónových Hviezd

Ako veľká je neutrónová hviezda?

2024

Pozostatkom sú neutrónové hviezdy hmotné hviezdy potom, čo sa dostanú do supernovy ; zatiaľ čo vonkajšie vrstvy hviezdy vybuchujú smerom von a vytvárajú ohňostroj doslova v kozmickom meradle, jadro hviezdy sa zrúti a stáva sa neuveriteľne stlačeným. Ak má jadro dostatočnú hmotnosť, stane sa čierna diera , ale ak sa vyhýba tomuto limitu, stane sa z neho ultra hustá guľa zložená prevažne z neutrónov.

Štatistiky neutrónových hviezd sú triezve . Majú hmotnosť viac ako dvojnásobku Slnka, ale hustota atómového jadra: viac ako 100 bilión gramov na centimeter kubický. Je ťažké to pochopiť, ale zamyslite sa nad tým takto: Ak by ste každé jedno auto v USA skomprimovali na veci s neutrónovými hviezdami, dostali by ste kocku 1 centimeter na boku . Veľkosť kocky cukru alebo šesťhrannej matrice. Celé ľudstvo stlačené do takého stavu by bolo menej ako dvojnásobkom tejto šírky.

Neutrónové hviezdy majú povrchovú gravitáciu stovky miliárd krát väčšiu ako Zem a magnetické polia sú ešte silnejšie. Neutrónová hviezda vzdialená polovicu galaxie od nás mala seizmickú udalosť, ktorá nás fyzicky zasiahla tu na Zemi vzdialenej 50 000 svetelných rokov.

Všetko o neutrónových hviezdach je desivé. Ale za to všetko, stále si nie sme úplne istí, aké veľké sú .

recenzie filmov o dospievajúcich mutantných korytnačkách ninja

Priblížiť

Rotujúca neutrónová hviezda so silným magnetickým poľom bičuje okolo seba subatomárne častice. Umelecké dielo: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Štátna univerzita v Sonoma

Máme zhruba predstavu, ale presné číslo je ťažké určiť. Sú príliš malé na to, aby sme ich videli priamo, takže musíme odvodiť ich veľkosť z iných pozorovaní, a tie sužujú neistoty. Ich veľkosť závisí aj od hmotnosti. Ale pomocou pozorovaní röntgenových lúčov a iných emisií z neutrónových hviezd astronómovia zistili, že majú priemer 20-30 kilometrov. To je malé, na takú obrovskú masu! Ale je to tiež dráždivo veľký rozsah. Môžeme to urobiť lepšie?

správa knihy pán múch

Áno! Skupina vedcov pristúpila k problému iným spôsobom, a dokázali zúžiť veľkosť týchto divokých, ale malých zvierat : Zistili, že pre neutrónovú hviezdu s hmotnosťou 1,4-násobkom Slnka (na také veci priemer) bude mať priemer 22,0 kilometra (s nepresnosťou +0,9/-0,6 km). Zistili, že ich výpočet je dva krát presnejší ako ostatné predtým.

To je ... malé. Páči sa mi to, naozaj malý. 22 km by som považoval za krátku jazdu na bicykli, aj keď spravodlivé by bolo urobiť to na neutrónovej hviezde.

Priblížiť

Neutrónová hviezda je neuveriteľne malá a hustá a zabalí hmotu Slnka do gule s priemerom len niekoľko kilometrov. Toto umelecké dielo zobrazuje jedného v porovnaní s Manhattanom. Kredit: Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA

Ako teda prišli k tomuto číslu ? Fyzika, ktorú použili, je v skutočnosti neskutočne komplikovaná, ale v skutočnosti urobili vyriešenie stavovej rovnice neutrónovej hviezdy - fyzikálnych rovníc, ktoré súvisia s charakteristikami objektu, ako je tlak, objem a teplota -, aby zistili, aké by boli podmienky pre modelová neutrónová hviezda s hmotnosťou fixnou na 1,4 -násobku hmotnosti Slnka.

Tieto výsledky potom použili a porovnali ich s pozorovaniami udalosti z roku 2017: Zlúčenie dvoch neutrónových hviezd, ktoré malo za následok kolosálny výbuch nazývaný kilonova . Táto udalosť s názvom GW170817 bola obrovským zlomovým momentom pre astronómiu, pretože zrážajúce sa neutrónové hviezdy vysielali silné gravitačné vlny, ktoré doslova otriasali tkanivom vesmíru. Toto bolo naše prvé upozornenie na túto udalosť, ale potom veľká časť teleskopov na Zemi a nad ňou zamierila na časť oblohy, kde sa zistilo zlúčenie, a videla samotný výbuch, kilonovu. Bolo to prvýkrát, čo bola udalosť pozorovaná pri vysielaní elektromagnetickej energie (tj. svetlo ), ktorý bol prvýkrát videný v gravitačných vlnách.

Priblížiť

Umelecké dielo zobrazujúce okamih zrážky dvoch neutrónových hviezd. Výsledný výbuch je ... dosť veľký. Kredit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

recenzia filmu môžeš mi niekedy odpustiť

Tiež to veľa obmedzilo neutrónové hviezdy, ktoré sa zrazili. Napríklad potom, čo sa spojili, emitovali svetlo špecifickým spôsobom a ukázalo sa, že to bolo v rozpore so zlúčeným zvyškom, ktorý mal dostatok hmoty na zrútenie priamo do čiernej diery. To sa stane asi 2,4 -násobkom hmotnosti Slnka, takže vieme, že tieto dve hviezdy spolu mali menšiu hmotnosť. Naopak, svetlo bolo v rozpore s tým, že zvyškom bola studňa neutrónových hviezd nižšie aj ten limit. Vyzerá to, že „hypermasívna“ neutrónová hviezda sa vytvorila blízko tejto hranice a trvala veľmi krátko potom sa zrútil do čiernej diery.

recenzia barbie life in the dreamhouse

Všetky tieto údaje boli krmivom pre vedcov počítajúcich veľkosť neutrónovej hviezdy. Porovnaním svojich modelov s údajmi z GW170817 dokázali výrazne znížiť rozsah veľkostí, ktoré mali zmysel, a vynulovali priemer 22 km.

Táto veľkosť má zaujímavé dôsledky. Vedci, ktorí dúfajú, že uvidia gravitačné vlny, sú napríklad zlúčenie čiernej diery a neutrónovej hviezdy. To bude určite detekovateľné, ale otázkou je, či bude vyžarovať svetlo, ktoré vidia viac tradičné teleskopy? Stáva sa to vtedy, keď sa materiál z neutrónovej hviezdy počas fúzie vysunie a generuje veľa svetla.

Vedci v tejto novej práci spísali čísla a zistili, že pre neutrónovú hviezdu s hmotnosťou 1,4 slnka a priemerom 22 km by každá čierna diera väčšia ako asi 3,4 -násobok hmotnosti Slnka bola nie vysuňte akýkoľvek materiál! To je veľmi nízka hmotnosť pre čiernu dieru a je veľmi nepravdepodobné, že by sme videli takú nízku hmotnosť, obzvlášť takú, ktorá by mohla jesť. Predpovedajú teda, že táto udalosť bude videná iba v gravitačných vlnách a nie vo svetle. Na druhej strane, to je len pre nepradenie čierne diery, a v skutočnosti väčšina z nich bude rýchlo rotovať; Nie je jasné, čo by sa tam stalo, ale predstavujem si, že veľa ľudí bude opäť používať svoje modely, aby zistili, čo môžu predpovedať.

Mať veľkosť neutrónovej hviezdy znamená byť schopný lepšie porozumieť tomu, čo sa deje pri ich otáčaní, pretože ich smiešne silné magnetické polia ovplyvňujú materiál okolo nich, ako priberajú nový materiál a čo sa deje blízko hmotnostného limitu medzi neutrónovou hviezdou a čiernou. diera. Ešte lepšie, pretože Observatórium gravitačných vĺn LIGO / Panna ľudia dolaďujú svoje zariadenie, očakávajú, že sa zvýši ich citlivosť, čo umožní lepšie pozorovanie fúzií neutrónových hviezd, ktoré potom možno použiť na ešte väčšie sprísnenie obmedzení veľkosti.

Neutrónové hviezdy ma fascinujú celý život, a aby som bol úprimný, je to správny postoj. Sú to zvyšky supernov; zrazia sa a vyrobia zlato, platinu, bárium a stroncium; sú hybnou silou pulzarov; môžu generovať výbuchy energie zdrvujúce myseľ; a sú najhustšími predmetmi, ktoré môžete stále považovať za vesmír (fyzický objekt v horizonte udalostí čiernej diery je navždy mimo nášho dosahu). Myslím, pod . Oni sú úžasný .

A to o ich veľkosti.