jak velká je neutronová hvězda?

Neutronové hvězdy jsou zbytky masivní hvězdy, po supernova; zatímco vnější vrstvy hvězdy exploduje směrem ven vytváří ohňostroje doslova v kosmickém měřítku, jádro hvězdy se zhroutí, stává neuvěřitelně stlačený. Pokud má jádro dostatek hmoty, stane se černou dírou, ale pokud se bude stydět za tento limit, stane se ultra hustou koulí tvořenou převážně neutrony.

statistiky neutronových hvězd jsou vytrvalé. Mají hmotnost až více než dvojnásobek slunce, ale hustotu atomového jádra: přes 100 bilionů gramů na kubický centimetr. To je těžké pochopit, ale přemýšlejte o tom takto: pokud stlačíte každé auto ve Spojených státech na neutronové hvězdy, dostanete kostku 1 centimetr na boku. Velikost kostky cukru nebo šestistranné matrice. Celé lidstvo stlačené do takového stavu by bylo méně než dvojnásobek šířky.

Neutronové hvězdy mají povrchovou gravitaci stovky miliard krát Zemské a magnetické pole ještě silnější. Neutronová hvězda v polovině galaxie od nás měla seismickou událost, která nás fyzicky ovlivnila tady na Zemi, vzdálené 50 000 světelných let.

všechno o neutronových hvězdách je děsivé. Ale přes to všechno, stále si nejsme úplně jisti, jak jsou velké.

myslím, že máme hrubou představu, ale přesné číslo je obtížné určit. Jsou příliš malé na to, aby viděly přímo, takže musíme odvodit jejich velikost z jiných pozorování, a ty jsou sužovány nejistotami. Jejich velikost závisí také na jejich hmotnosti. Ale pomocí pozorování rentgenových paprsků a dalších emisí z neutronových hvězd astronomové zjistili, že mají průměr 20-30 kilometrů. To je maličké, na tak obrovskou hmotu! Ale je to také dráždivě velký rozsah. Můžeme to udělat lépe?

Ano! Skupina vědců mají k problému jiným způsobem, a byli schopni zúžit velikost těchto divoký, ale wee zvířata: Zjistili, že pro neutronové hvězdy s hmotností 1,4 krát Slunce (asi průměr pro takové věci), to bude mít průměr 22.0 km (s nejistotou +0.9/-0.6 km). Zjistí, že jejich výpočet je faktorem dvou přesnějších než kterýkoli jiný provedený dříve.

to je … malé. Jako, opravdu malý. 22 km bych považoval za krátkou jízdu na kole, i když být spravedlivý dělat to na neutronové hvězdě by bylo obtížné.

tak jak se k tomu číslu dostali? Fyzika jsou zaměstnáni, je ve skutečnosti složitý, ale to, co udělali v podstatě bylo vyřešit neutronová hvězda je stavová rovnice — fyzikálních rovnic, které se vztahují charakteristiky objektu, jako je tlak, objem a teplota — získat jaké podmínky by jako pro model neutronové hvězdy s hmotností stanovena na 1,4 násobek Slunce.

pak tyto výsledky použili a porovnali je s pozorováním události z roku 2017: sloučení dvou neutronových hvězd, které vyústilo v kolosální výbuch zvaný kilonova. Tato událost, volal GW170817, byl obrovský zlomový okamžik pro astronomii, protože kolize neutronových hvězd vysílá silné gravitační vlny, doslova třásl strukturu Vesmíru. To byl náš první upozornění na akci, ale pak velký zlomek dalekohledy na a nad zemí zaměřené na tu část oblohy, kde fúze bylo zjištěno, a viděl, jak výbuch samotný, kilonova. Bylo to poprvé, kdy byla pozorována událost vyzařující elektromagnetickou energii (tj.

to také kladlo mnoho omezení na neutronové hvězdy, které se srazily. Například, poté, co se spojil se vyzařované světlo specifickým způsobem, a ukázalo se, že byl v rozporu se spojil zbytek mít dostatek hmoty, aby se kolaps přímo do černé díry. To se děje kolem 2,4 násobku hmotnosti Slunce, takže víme, že obě hvězdy dohromady měly menší hmotnost než tato. Naopak, světlo bylo v rozporu s tím, že zbytek je neutronová hvězda hluboko pod touto hranicí, také. Vypadá to, že v blízkosti této hranice byla vytvořena „hypermasivní“ neutronová hvězda, trvala velmi krátkou dobu a pak se zhroutila do černé díry.

všechna tato data byla krmivem pro vědce, kteří vypočítali velikost neutronové hvězdy. Porovnáním svých modelů s údaji z GW170817 dokázali výrazně snížit rozsah velikostí, které dávaly smysl a vynulovaly průměr 22 km.

tato velikost má zajímavé důsledky. Například jedna věc, kterou vědci gravitačních vln doufají, že uvidí, je sloučení černé díry a neutronové hvězdy. To bude určitě zjistitelné, ale otázkou je, zda bude vyzařovat nějaké světlo, které mohou vidět tradiční dalekohledy? To se stane, když se materiál z neutronové hvězdy během fúze vysune, generování hodně světla.

vědci v této nové práci jsem to spocital a zjistil, že neutronová hvězda 1.4 solární hmotnosti a 22 km průměr, žádné černé díry větší než přibližně 3,4 krát hmotnost Slunce nebude vysunout jakéhokoliv materiálu! To je velmi nízká hmotnost pro černou díru a je velmi nepravděpodobné, že bychom viděli nějakou tak nízkou hmotnost, zvláště s neutronovou hvězdou, kterou může sníst. Takže předpovídají, že tato událost bude vidět pouze v gravitačních vlnách a ne ve světle. Na druhé straně, to je pouze pro non-rotující černé díry, a ve skutečnosti většina bude mít rychlý spin; není jasné, co by se stalo tam, ale myslím, že spousta lidí bude spuštěn jejich modely opět uvidíme, co se dá předvídat.

S velikost neutronové hvězdy znamená, že je schopen lépe pochopit, co se děje, jak se točí, jako jejich neskutečně silné magnetické pole vliv materiálu kolem nich, jak se jim přirůstá nový materiál, a to, co se děje v blízkosti hmotnostní limit mezi neutronové hvězdy a černé díry. Ještě lepší je, jako LIGO/Panna gravitačních vln observatoř lidi doladit jejich vybavení očekávají, že jejich citlivost zvýšit, což umožňuje lepší pozorování neutronové hvězdy fúzí, které pak mohou být použity k utažení omezení velikosti i více.

byl jsem fascinován neutronovými hvězdami celý svůj život a abych byl upřímný, je to správný postoj. Jsou to zbytky ze supernov; srazí se a dělají zlato, platina, baryum, a stroncium; jsou powerhouse za pulsary; mohou generovat výbuchy energie drtící mysl; a jsou to nejhustší objekty, které můžete stále považovat za vesmír (fyzický objekt uvnitř horizontu událostí černé díry je navždy mimo náš dosah). Chci říct, No tak. Jsou úžasné.

a to o velikosti je nahoru.