Wyznaczanie nowych ograniczeń we wnętrzu gwiazd neutronowych

Powiększenie / Nowe badania nie poczyniły większych postępów, ale zmniejszyły nieco rozmiar znaku zapytania.

Jak możemy zrozumieć środowiska, których nie można odtworzyć na Ziemi? To wyzwanie, przed którym cały czas stają astrofizycy. W niektórych przypadkach jest to w dużej mierze kwestia wymyślenia, jak zastosować dobrze rozumianą fizykę do ekstremalnych warunków, a następnie porównania wyników tych równań z obserwacjami. Ale godnym uwagi wyjątkiem jest gwiazda neutronowa, gdzie odpowiednie równania są dość skomplikowane, a obserwacje nie dostarczają zbyt wielu szczegółów.

Dlatego, chociaż jesteśmy pewni, że w pobliżu powierzchni tych obiektów znajduje się warstwa prawie czystych neutronów, nie jesteśmy całkowicie pewni, co może znajdować się w ich najgłębszej głębi.

W tym tygodniu Nature publikuje badanie, które próbuje nas zbliżyć do zrozumienia. Nie daje nam odpowiedzi – wciąż jest dużo niepewności. Ale to świetna okazja, aby przyjrzeć się procesowi, w jaki naukowcy mogą czerpać dane z wielu różnych źródeł i zacząć zmniejszać te niepewności.

A co z neutronami?

Materia tworząca gwiazdy neutronowe zaczyna się jako zjonizowane atomy w pobliżu jądra masywnej gwiazdy. Gdy reakcje fuzji gwiazdy przestają wytwarzać wystarczającą ilość energii, aby przeciwdziałać przyciąganiu grawitacyjnemu, materiał ten kurczy się i doświadcza rosnących ciśnień. Siła miażdżąca wystarczy, aby zlikwidować granice między jądrami atomowymi, tworząc gigantyczną zupę protonów i neutronów. W końcu nawet elektrony w regionie są zmuszone do tworzenia wielu protonów, przekształcając je w neutrony.

To w końcu zapewnia siłę do ściskania miażdżącej siły grawitacji. Mechanika kwantowa zapobiega zajmowaniu przez neutrony tego samego stanu energetycznego w bliskiej odległości, a to zapobiega zbliżaniu się neutronów, a tym samym zapobiega zapadaniu się w czarną dziurę. Możliwe jednak, że istnieje stan pośredni między masą neutronów a czarną dziurą, w którym granice między neutronami zaczynają się zapadać, co skutkuje dziwnymi skupiskami ich składowych kwarków.

READ  Trwały czujnik wiatru łazika marsjańskiego uszkodzony przez żwir

Tego typu oddziaływania podlegają silnemu oddziaływaniu, które wiąże kwarki w protony i neutrony, a następnie wiąże te protony i neutrony w jądra atomowe. Niestety obliczenia z użyciem ekstremalnych sił są obliczeniowo bardzo kosztowne. W rezultacie nie jest możliwe nakłonienie ich do pracy z energiami i gęstościami występującymi w gwieździe neutronowej.

Ale to nie znaczy, że utknęliśmy. Mamy przybliżone szacunki siły silnej, którą można obliczyć przy odpowiednich energiach. I chociaż pozostawiają one nas z wielką niepewnością, możliwe jest wykorzystanie różnych dowodów empirycznych, aby tę niepewność zmniejszyć.

Jak patrzysz na gwiazdę neutronową

Gwiazdy neutronowe są niesamowicie zwarte jak na swoją masę, ściskając masę większą niż masa Słońca wewnątrz obiektu o szerokości zaledwie około 20 km. Najbliższy, o którym wiemy, jest oddalony o setki lat świetlnych, a większość z nich jest znacznie dalej. Wygląda więc na to, że nie da się wiele zrobić ze sposobem przedstawiania tych rzeczy, prawda?

Nie całkiem. Wiele gwiazd neutronowych znajduje się w innych układach ciała — w niektórych przypadkach jest to gwiazda neutronowa. Sposób, w jaki te dwa obiekty wpływają na swoje orbity, może nam wiele powiedzieć o masie gwiazdy neutronowej. NASA posiada również dedykowane obserwatorium gwiazd neutronowych przy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. NICER (Nutron Star Interior Composition Explorer) wykorzystuje szereg teleskopów rentgenowskich, aby uzyskać szczegółowe obrazy obracających się gwiazd neutronowych. To pozwoliło jej na robienie rzeczy, takich jak śledzenie pliku Indywidualne zachowanie hotspotu na powierzchni gwiazdy.

A co najważniejsze do tej pracy ŁADZIEJ.. can Wykrywanie zniekształceń czasoprzestrzeni wokół dużych gwiazd neutronowych i użyj tego do wygenerowania dość dokładnego oszacowania ich wielkości. W połączeniu z solidnym oszacowaniem masy gwiazdy neutronowej, możliwe jest obliczenie gęstości i porównanie jej z gęstością, jakiej można się spodziewać po czymś, co jest czystymi neutronami.

READ  Wielka gromada kulista w Herkulesie

Ale nie ograniczamy się tylko do fotonów, jeśli chodzi o ocenę powstawania gwiazd neutronowych. W ostatnich latach , połączenie gwiazd neutronowych Wykryty za pomocą fal grawitacyjnych, dokładne szczegóły tego sygnału zależą od właściwości gwiazd dokonujących łączenia. Dlatego te połączenia mogą również pomóc w wykluczeniu niektórych potencjalnych modeli gwiazd neutronowych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.