중성자별은 초신성이 된 후 거대한 별들의 잔해이며,별의 바깥층이 바깥으로 폭발하여 문자 그대로 우주적 규모로 불꽃을 만드는 반면,별의 핵심은 붕괴되어 엄청나게 압축된다. 핵이 충분한 질량을 가지고 있다면 블랙홀이 될 것이지만,그 한계를 부끄러워한다면 그것은 대부분 중성자로 구성된 초 고밀도 공이 될 것입니다.
중성자 별에 대한 통계는 냉정하다. 그들은 태양의 두 배 이상의 질량을 가지고 있지만 원자핵의 밀도는 입방 센티미터 당 100 조 그램 이상입니다. 그것은 이해하기 어렵지만,이런 식으로 생각하십시오:만약 당신이 미국의 모든 자동차를 중성자-별-물건으로 압축했다면,당신은 한쪽에 1 센티미터의 입방체를 얻을 것입니다. 설탕 큐브 또는 6 면 다이의 크기. 그러한 상태로 압축 된 모든 인류는 그 너비의 두 배 미만일 것입니다.
중성자 별은 지구의 수억 배의 표면 중력을 가지고 있으며 자기장은 더 강합니다. 우리로부터 떨어진 은하계의 절반에 해당하는 중성자 별은 지진이 일어나 5 만 광년 떨어진 지구에서 우리에게 물리적으로 영향을 미쳤습니다.
중성자 별에 관한 모든 것이 무섭다. 그러나 모든 것을 위해,우리는 여전히 그들이 얼마나 큰지 정확히 알지 못합니다.
강력한 자기장을 가진 회전하는 중성자 별은 주변의 아 원자 입자를 채찍질합니다. 아트 워크 신용:나사/스위프트/오로르 시모네,소노마 주립 대학
내 말은,우리는 대략적인 생각을 가지고 있지만,정확한 수를 결정하기 어렵다. 그것들은 너무 작아서 직접 볼 수 없기 때문에 우리는 다른 관찰에서 그들의 크기를 추론해야하며,그것들은 불확실성에 시달리고 있습니다. 그들의 크기는 또한 질량에 달려 있습니다. 그러나 중성자 별에서 엑스레이와 다른 방출의 관측을 사용하여 천문학 자들은 직경이 20-30 킬로미터라는 것을 발견했습니다. 그것은 거대한 질량을 위해 작습니다! 그러나 그것은 또한 짜증나게 큰 범위입니다. 우리는 더 잘 할 수 있습니까?
예! 과학자의 그룹은 다른 방법으로 문제를 접근하고,이 치열하지만 꼬마 짐승의 크기를 좁힐 수 있었다: 그들은 질량이 태양의 1.4 배(그러한 것들에 대한 평균)인 중성자 별의 경우 직경이 22.0 킬로미터(불확실성이+0.9/-0.6 킬로미터)라는 것을 발견했습니다. 그들은 그들의 계산이 이전에 수행 된 다른 어떤 것보다 더 정확한 두 가지 요인이라는 것을 알게됩니다.
그건… 처럼,정말 작은. 나는 22 킬로미터를 짧은 자전거 타기로 생각할 것이지만,중성자 별에서 그것을하는 것은 어려울 것이다.
중성자 별은 엄청나게 작고 밀도가 높으며 태양의 질량을 불과 몇 킬로미터 떨어진 곳에 공으로 포장합니다. 이 작품은 맨해튼에 비해 하나를 묘사합니다. 신용:나사의 고다드 우주 비행 센터
그래서 그들은 어떻게이 번호를 얻었습니까? 그들이 사용한 물리학은 실제로 어려워 복잡하지만 실제로 한 것은 중성자 별의 상태 방정식—압력,부피 및 온도와 같은 물체의 특성과 관련된 물리적 방정식—을 풀어 질량이 태양의 1.4 배에 고정 된 모델 중성자 별의 조건이 어떨지 얻는 것입니다.
그런 다음 그 결과를 사용하여 2017 년의 사건 관찰과 비교했습니다:두 개의 중성자 별이 합쳐져 킬로 노바라는 거대한 폭발을 일으켰습니다. 이 사건은 충돌하는 중성자 별이 강력한 중력파를 방출하여 문자 그대로 우주의 구조를 흔들었기 때문에 천문학을위한 거대한 분수령 순간이었습니다. 이것이 이 사건에 대한 우리의 첫 번째 경고였지만,지구 위나 위에있는 망원경의 많은 부분이 합병이 발견 된 하늘의 부분을 겨냥하여 폭발 자체를 보았습니다. 중력파에서 처음으로 볼 수있는 전자기 에너지(즉,빛)를 방출하는 사건이 처음으로 나타났습니다.
두 개의 중성자 별 사이의 충돌 순간을 묘사 한 작품. 그 결과 폭발은… 신용:다나 베리,스카이 웍스 디지털,주식 회사
또한 충돌 중성자 별에 제약을 많이 넣어. 예를 들어,그들이 합쳐진 후에 그들은 특정한 방식으로 빛을 방출했고,합쳐진 잔해들이 블랙홀로 직접 붕괴하기에 충분한 질량을 갖는 것과 일치하지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 그것은 태양 질량의 약 2.4 배이므로,우리는 두 별이 함께 질량이 적다는 것을 알고 있습니다. 반대로,빛은 잔존물이 그 한계보다 훨씬 낮은 중성자 별인 것과 일치하지 않았습니다. 그것은 그 한계 근처에 형성된”초 질량”중성자 별처럼 보이며 매우 짧은 시간 동안 지속 된 다음 블랙홀로 붕괴되었습니다.
이 모든 데이터는 과학자들이 중성자 별 크기를 계산하는 데 사용되었습니다. 이 모델은 170817 의 데이터와 비교함으로써 22 킬로미터의 직경을 제로화하면서 의미 있는 크기의 범위를 크게 줄일 수 있었습니다.
이 크기는 흥미로운 의미를 가지고 있습니다. 예를 들어,중력파 과학자들이 보고 싶어하는 한 가지는 블랙홀과 중성자 별의 합병이다. 이것은 확실히 감지 할 수 있지만 질문은 전통적인 망원경이 볼 수있는 빛을 방출 할 것인가? 그것은 중성자 별의 물질이 합병 중에 방출되어 많은 빛을 생성 할 때 발생합니다.
이 새로운 연구에서 과학자들은 숫자를 실행,1.4 태양 질량과 22 킬로미터 직경의 중성자 별에 대한 것을 발견,어떤 블랙홀은 태양 질량의 약 3.4 배보다 큰 어떤 물질을 배출하지 않을 것이다! 이것은 블랙홀의 질량이 매우 낮고,질량이 낮은 것을 볼 가능성은 거의 없습니다.특히 중성자별이 있는 것은 블랙홀이 먹을 수 있습니다. 그래서 그들은 이 사건이 빛이 아닌 중력파에서만 보일 것이라고 예측합니다. 다른 한편으로,그것은 비 회전 블랙홀에 대해서만,그리고 실제로 대부분은 빠른 스핀을 가질 것입니다;그곳에서 무슨 일이 일어날 지 불분명하지만,많은 사람들이 예측할 수있는 것을보기 위해 다시 모델을 실행할 것이라고 생각합니다.
중성자 별의 크기를 갖는 것은 그들이 회전 할 때 일어나는 일,엄청나게 강력한 자기장이 그들 주위의 물질에 영향을 미치기 때문에,새로운 물질을 어떻게 부착하는지,그리고 중성자 별과 블랙홀 사이의 질량 한계 근처에서 일어나는 일을 더 잘 이해할 수 있다는 것을 의미합니다. 더 나은,리고/처녀 자리 중력파 관측소 사람들이 자신의 장비를 미세 조정으로 그들은 다음 더 많은 크기 제약을 강화하는 데 사용할 수있는 중성자 별 합병의 더 나은 관측을 허용,자신의 감도가 증가 할 것으로 예상.
나는 평생 중성자 별에 매료되어 왔으며,솔직히 말해서 그것이 올바른 태도입니다. 그들은 초신성에서 남은 것;그들은 충돌과 금,백금,바륨,스트론튬을;그들은 펄서 뒤에 강국이다;그들은 에너지의 마음 분쇄 폭발을 생성 할 수 있습니다; 그리고 당신이 여전히 우주에 있다고 생각할 수있는 가장 조밀 한 물체입니다(블랙홀의 사건 지평선 내부의 물리적 물체는 영원히 우리의 범위를 벗어납니다). 내 말은,어서. 그들은 놀랍습니다.
그리고 그 크기에 대해.