Fyzici práve získali najpresnejší odhad skutočnej veľkosti neutrónových hviezd

(Goddardovo stredisko pre vesmírne lety NASA)

Aký veľký je a neutrónová hviezda ? Tieto extrémne, ultrahusté zrútené hviezdy sú pomerne malé, pokiaľ ide o hviezdne objekty. Aj keď majú hmotu hviezdy plnej veľkosti, ich veľkosť sa často porovnáva so šírkou stredne veľkého až veľkého mesta.

Astronómovia už roky stanovujú neutrónové hviezdy s priemerom od 19 do 27 kilometrov (12 až 17 míľ). Vzhľadom na vzdialenosti a charakteristiky neutrónových hviezd je to celkom presné. Astronómovia však pracujú na tom, aby to zúžili na ešte presnejšie meranie.

Medzinárodný tím výskumníkov to teraz urobil. Členovia Inštitútu Maxa Plancka pre gravitačnú fyziku a Inštitútu Alberta Einsteina (AEI) pomocou údajov z niekoľkých rôznych teleskopov a observatórií zúžili odhady veľkosti neutrónových hviezd o faktor dva.



„Zistili sme, že typická neutrónová hviezda, ktorá je asi 1,4-krát ťažšia ako naše Slnko, má polomer asi 11 kilometrov,“ povedal Badri Krishnan, ktorý viedol výskumný tím na AEI Hannover.

'Naše výsledky obmedzujú polomer pravdepodobne niekde medzi 10,4 a 11,9 kilometra.'

Predmet štúdie tohto tímu je pomerne známy: zlúčenie binárnych neutrónových hviezd GW170817 ktorý vytvoril gravitačné vlny detekovaný v roku 2017 prístrojom LIGO (Laser-Interferometer Gravitačná vlna Observatórium) a konzorcium Virgo.

Tento objekt bol mnohokrát študovaný viacerými teleskopmi, vrátane satelitu Fermi, Hubbleovho vesmírneho teleskopu a ďalších teleskopov a observatórií po celom svete. Všetky tieto pozorovania poskytli tímu Maxa Plancka množstvo údajov, s ktorými mohol pracovať.

'Fúzie binárnych neutrónových hviezd sú zlatou baňou informácií!' povedal Collin Capano, výskumník z AEI Hannover a hlavný autor a papier publikovaný v Prírodná astronómia .

„Neutrónové hviezdy obsahujú najhustejšiu hmotu v pozorovateľnom vesmíre. … Meraním vlastností týchto objektov sa dozvedáme o základnej fyzike, ktorá riadi hmotu na subatomárnej úrovni.“

Neutrónové hviezdy vznikajú, keď sa masívnej hviezde minie palivo a zrúti sa. Samotná centrálna oblasť hviezdy - jadro - sa zrúti a rozdrví každý protón a elektrón na neutrón.

Ak má jadro kolabujúcej hviezdy približne jednu až tri hmotnosti Slnka, tieto novovytvorené neutróny môžu kolaps zastaviť a zanechať za sebou neutrónovú hviezdu.

Hviezdy s ešte vyššou hmotnosťou budú pokračovať v kolapse do hviezdnej hmoty čierne diery .

Ale kolaps do neutrónovej hviezdy vytvára najhustejší známy objekt – opäť objekt s hmotnosťou Slnka rozdrvenou na veľkosť mesta. A toto iné prirovnanie ste už pravdepodobne počuli, ale stojí za to si ho zopakovať, pretože je dramatické: Jedna kocka cukru z materiálu neutrónovej hviezdy by na Zemi vážila asi 1 bilión kilogramov (alebo 1 miliardu ton) – asi toľko ako Mount. Everest.

Ale keďže veľkosť iných hviezd sa môže značne líšiť, nemohla by sa meniť aj veľkosť neutrónových hviezd?

Po prvé, na objasnenie, polomer uvedený v tejto štúdii je pre neutrónovú hviezdu, ktorá má hmotnosť 1,4-krát väčšiu ako naše Slnko.

'Toto je základná hmotnosť, ktorá sa zvyčajne používa v literatúre, pretože takmer všetky neutrónové hviezdy, ktoré boli pozorované v dvojhviezde, majú hmotnosť blízku tejto hodnote,' povedal Capano pre Universe Today v e-maile.

'Dôvod, prečo môžeme použiť GW170817 na odhad polomeru 1,4 slnečnej neutrónovej hviezdy je ten, že očakávame, že takmer všetky neutrónové hviezdy budú vyrobené z rovnakého materiálu.'

V prípade iných „bežných“ hviezd závisí vzťah medzi ich hmotnosťou a polomerom od množstva premenných, ako je napríklad prvok, ktorý hviezda spája vo svojom jadre, vysvetlil Capano.

„Na druhej strane, neutrónové hviezdy sú také kompaktné a husté, že v nich v skutočnosti nie sú oddelené atómy – celá hviezda je v podstate obrovské jedno atómové jadro, ktoré sa skladá takmer výlučne z neutrónov nahusto na seba,“ povedal.

„Z tohto dôvodu si neutrónové hviezdy nemôžete myslieť, že sa skladajú z rôznych prvkov. V skutočnosti „prvok“ nemá pri týchto hustotách žiadny význam, pretože prvok definuje počet protónov, ktoré má v atómoch, ktoré ho tvoria.

Capano povedal, že keďže všetky neutróny sú vyrobené z rovnakých vecí (kvarkov, držaných pohromade gluónmi), astronómovia očakávajú, že bude existovať univerzálne mapovanie medzi hmotnosťou a polomerom, ktoré platí pre všetky neutrónové hviezdy.

'Takže, keď uvádzame možnú veľkosť neutrónovej hviezdy s hmotnosťou 1,4 slnečnej hviezdy, to, čo v skutočnosti robíme, je obmedzenie možných fyzikálnych zákonov, ktoré popisujú subatómový svet,' povedal.

Ako tím opisuje vo svojom príspevku, ich výsledky a procesy je možné aplikovať aj na štúdium iných astronomických objektov, napr pulzary , magnetary a dokonca aj spôsob gravitačné vlny sú emitované, aby poskytli podrobnosti o tom, čo tieto vlny vytvára.

„Tieto výsledky sú vzrušujúce, nielen preto, že sme boli schopní výrazne zlepšiť merania polomerov neutrónových hviezd, ale aj preto, že nám poskytujú okno do konečného osudu neutrónových hviezd pri spájaní dvojhviezd,“ povedala Stephanie Brown, spoluautorka publikácie. a doktorand na AEI Hannover.

Tento článok pôvodne publikoval Vesmír dnes . Čítať pôvodný článok .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.