Nøytronstjerner er restene etter massive stjerner etter at de blir supernova; mens de ytre lagene av stjernen eksploderer utover og skaper fyrverkeri bokstavelig talt i kosmisk skala, kollapser kjernen av stjernen og blir utrolig komprimert. Hvis kjernen har nok masse, blir det et svart hull, men hvis det er sjenert av den grensen, blir det en ultra-tett ball som hovedsakelig består av nøytroner.
statistikken for nøytronstjerner er nyskapende. De har en masse på opptil to Ganger Solen, men tettheten av en atomkjerne: over 100 billioner gram per kubikkcentimeter. Det er vanskelig å forstå, men tenk på det på denne måten: Hvis du komprimerte hver eneste bil i Usa til nøytronstjerner, vil du få en kube 1 centimeter på en side. Størrelsen på en sukkerbit, eller en seks-sidig dør. Hele menneskeheten komprimert til en slik tilstand ville være mindre enn dobbelt så bred.
Nøytronstjerner har en overflategravitasjon hundrevis av milliarder Ganger Jordens, og magnetfeltene er enda sterkere. En nøytronstjerne halvparten av galaksen vekk fra oss hadde en seismisk hendelse på den som fysisk påvirket oss her på Jorden, 50.000 lysår unna.
alt om nøytronstjerner er skremmende. Men for alt det er vi fortsatt ikke helt sikre på hvor store de er.
en roterende nøytronstjerne med et kraftig magnetfelt pisker opp subatomære partikler rundt den. Illustrasjon: Nasa / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University
jeg mener, vi har en grov ide, men det nøyaktige tallet er vanskelig å bestemme. De er for små til å se direkte, så vi må utlede størrelsen fra andre observasjoner, og de er plaget av usikkerhet. Deres størrelse er også avhengig av deres masse. Men ved å bruke observasjoner Av Røntgenstråler og andre utslipp fra nøytronstjerner, har astronomer funnet at de har en diameter på 20-30 kilometer. Det er lite, for en så stor masse! Men det er også et irriterende stort utvalg. Kan vi gjøre det bedre?
Ja! En gruppe forskere har nærmet seg problemet på en annen måte, og har vært i stand til å begrense størrelsen på disse voldsomme, men små dyrene: De fant at for en nøytronstjerne med en masse på 1, 4 Ganger Solen (omtrent gjennomsnittlig for slike ting), vil den ha en diameter på 22, 0 kilometer (med en usikkerhet på +0, 9/-0, 6 km). De finner sin beregning er en faktor på to mer nøyaktig enn noen andre gjort før.
det er… lite. Som, veldig liten. Jeg vil vurdere 22 km en kort sykkeltur, men å være rettferdig å gjøre det på en nøytronstjerne ville være vanskelig.
en nøytronstjerne er utrolig liten og tett, og pakker solens masse inn i en ball bare noen få kilometer over. Dette kunstverket skildrer en i forhold Til Manhattan. Restauranter I NÆRHETEN AV NASA ‘ S GODDARD Space Flight Center
så hvordan fikk de dette nummeret? Fysikken de ansatt er faktisk fiendishly komplisert — men hva de gjorde i virkeligheten var å løse en nøytronstjernes tilstandsligning – de fysiske ligningene som relaterer egenskapene til et objekt som trykk, volum og temperatur — for å få hva forholdene ville være som for en modellnutronstjerne med massen fast til 1, 4 ganger Solens.
de brukte deretter disse resultatene og sammenlignet dem mot observasjoner av en hendelse fra 2017: en sammenslåing av to nøytronstjerner som resulterte i en kolossal eksplosjon kalt en kilonova. DENNE hendelsen, KALT GW170817, var et stort vannskille for astronomi, fordi de kolliderende nøytronstjernene sendte ut kraftige gravitasjonsbølger, som bokstavelig talt rystet universets stoff. Dette var vårt første varsel til hendelsen, men så en stor brøkdel av teleskoper på Og over Jorden rettet mot den delen av himmelen der fusjonen ble funnet å være, og så eksplosjonen selv, kilonova. Det var første gang en hendelse ble sett emitterende elektromagnetisk energi (det vil si lys) som først ble sett i gravitasjonsbølger.
Kunstverk som viser øyeblikk av kollisjon mellom to nøytronstjerner. Den resulterende eksplosjonen er … ganske stor. Kreditt: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.
det satte også mange begrensninger på nøytronstjernene som kolliderte. For eksempel, etter at de fusjonerte, sendte de ut lys på en bestemt måte, og det viser seg at det var uforenlig med den fusjonerte rest som hadde nok masse til å kollapse direkte inn i et svart hull. Det skjer rundt 2,4 ganger Solens masse, så vi vet at de to stjernene sammen hadde mindre masse enn det. Omvendt var lyset uforenlig med at resten var en nøytronstjerne godt under den grensen også. Det ser ut som en «hypermassiv» nøytronstjerne ble dannet nær den grensen, varte i svært kort tid, og deretter kollapset inn i et svart hull.
Alle disse dataene var mat for forskerne som beregnet nøytronstjernestørrelsen. Ved å sammenligne sine modeller med DATAENE FRA GW170817, var de i stand til å redusere omfanget av størrelser som var fornuftige, nullstilt på 22 km diameter.
denne størrelsen har interessante implikasjoner. For eksempel, en ting gravitasjonsbølgeforskerne håper å se er fusjonen av et svart hull og en nøytronstjerne. Dette vil definitivt være påviselig, men spørsmålet er vil det avgi noe lys som mer tradisjonelle teleskoper kan se? Det skjer når materiale fra nøytronstjernen blir kastet ut under fusjonen, og genererer mye lys.
forskerne i dette nye arbeidet løp tallene, og fant at for en nøytronstjerne med 1, 4 solmasser og 22 km diameter, ville ethvert svart hull større enn omtrent 3, 4 ganger Solens masse ikke kaste ut noe materiale! Det er en veldig lav masse for et svart hull, og det er svært lite sannsynlig at vi vil se noen som lav masse, spesielt en med en nøytronstjerne den kan spise. Så de forutsier at denne hendelsen bare vil bli sett i gravitasjonsbølger og ikke lys. På den annen side er det bare for ikke-spinnende sorte hull, og i virkeligheten vil de fleste ha et raskt spinn; det er uklart hva som ville skje der, men jeg antar at mange mennesker vil kjøre sine modeller igjen for å se hva de kan forutsi.
Å Ha størrelsen på en nøytronstjerne betyr å kunne bedre forstå hva som skjer når de spinner, da deres latterlig kraftige magnetfelt påvirker materialet rundt dem, hvordan de samler nytt materiale, og hva som skjer nær massegrensen mellom en nøytronstjerne og et svart hull. ENDA bedre, DA LIGO / Virgo gravitational wave observatory folk finjusterer utstyret, forventer de at følsomheten øker, noe som gir bedre observasjoner av nøytronstjernesammenslåinger, som deretter kan brukes til å stramme størrelsesbegrensningene enda mer.
jeg har vært fascinert av nøytronstjerner hele livet, og for å være ærlig er det den riktige holdningen. De er rester fra supernovaer; de kolliderer og lager gull, platina, barium og strontium; de er drivkraften bak pulsarer; de kan generere tankekrossende eksplosjoner av energi; og er de tetteste objektene du fortsatt kan vurdere å være I Universet (det fysiske objektet i et svart hulls hendelseshorisont er for alltid utenfor vår rekkevidde). Jeg mener, kom igjen. De er fantastiske.
og det om størrelser dem opp.