Физиците току-що получиха най-точната оценка досега за истинския размер на неутронните звезди

(Центърът за космически полети Годард на НАСА)

Колко голям е a неутронна звезда ? Тези изключително плътни колабирали звезди са сравнително малки, що се отнася до звездните обекти. Въпреки че са с масата на звезда в пълен размер, техният размер често се сравнява с ширината на среден до голям град.

В продължение на години астрономите са определяли неутронни звезди с диаметър някъде между 19 до 27 километра (12 до 17 мили). Това всъщност е доста точно, като се имат предвид разстоянията и характеристиките на неутронните звезди. Но астрономите работят, за да стеснят това до още по-прецизно измерване.

Международен екип от изследователи направи точно това. Използвайки данни от няколко различни телескопа и обсерватории, членовете на Института за гравитационна физика Макс Планк, Института Алберт Айнщайн (AEI) стесниха оценките за размера на неутронните звезди с фактор два.

„Откриваме, че типичната неутронна звезда, която е около 1,4 пъти по-тежка от нашето Слънце, има радиус от около 11 километра“, каза Бадри Кришнан, който ръководи изследователския екип в AEI Hannover.

„Нашите резултати ограничават радиуса до вероятно някъде между 10,4 и 11,9 километра.“

Обектът на изследването на този екип е доста известен: сливането на бинарна неутронна звезда GW170817 което създава гравитационните вълни открит през 2017 г. от LIGO (лазерен интерферометър Гравитационна вълна Обсерватория) и консорциум Virgo.

Този обект е изследван многократно от множество телескопи, включително сателита Ферми, космическия телескоп Хъбъл и други телескопи и обсерватории по света. Всички тези наблюдения дадоха на екипа на Макс Планк огромно количество данни, с които да работи.

„Сливането на двоични неутронни звезди е златна мина за информация!“ каза Колин Капано, изследовател в AEI Hannover и водещ автор на a документ, публикуван в Природна астрономия .

„Неутронните звезди съдържат най-плътната материя в наблюдаваната вселена. … Чрез измерване на свойствата на тези обекти ние научаваме за фундаменталната физика, която управлява материята на субатомно ниво.“

Неутронните звезди се образуват, когато масивна звезда изчерпи горивото си и колабира. Самата централна област на звездата – ядрото – се срива, смазвайки заедно всеки протон и електрон в неутрон.

Ако ядрото на колабиращата звезда е между около една и три слънчеви маси, тези новосъздадени неутрони могат да спрат колапса, оставяйки след себе си неутронна звезда.

Звезди с още по-големи маси ще продължат да колабират в звездна маса черни дупки .

Но колапсът в неутронна звезда създава най-плътния познат обект – отново обект с масата на слънце, смачкан до размера на град. Вероятно сте чували това друго сравнение и преди, но си струва да го повторите, защото е драматично: едно захарно кубче материал от неутронна звезда би тежало около 1 трилион килограма (или 1 милиард тона) на Земята – горе-долу колкото планината Еверест.

Но тъй като размерът на другите звезди може да варира значително, не може ли размерът на неутронните звезди също да варира?

Първо, за да поясним, радиусът, цитиран в това изследване, е за неутронна звезда, чиято маса е 1,4 пъти по-голяма от тази на нашето Слънце.

„Това е фидуциална маса, която обикновено се използва в литературата, тъй като почти всички неутронни звезди, които са наблюдавани в двойна система, имат маса, близка до тази стойност“, каза Капано пред Universe Today в имейл.

„Причината, поради която можем да използваме GW170817, за да оценим радиуса на неутронна звезда със слънчева маса 1,4, е, че очакваме почти всички неутронни звезди да бъдат направени от едно и също нещо.“

За други „обикновени“ звезди връзката между тяхната маса и радиус зависи от редица променливи, като например елемента, който звездата слива в ядрото си, обясни Капано.

„Неутронните звезди, от друга страна, са толкова компактни и плътни, че в тях няма наистина отделни атоми – цялата звезда е основно гигантско единично атомно ядро, състоящо се почти изцяло от неутрони, опаковани плътно заедно“, каза той.

„Поради тази причина не можете да мислите за неутронните звезди като за съставени от евентуално различни елементи. Наистина, „елемент“ всъщност няма никакво значение при тези плътности, тъй като това, което определя един елемент, е броят на протоните, които има в съставните си атоми.“

Капано каза, че тъй като всички неутрони са направени от едни и същи неща (кварки, държани заедно от глуони), астрономите очакват да има универсално картографиране между масата и радиуса, което се прилага за всички неутронни звезди.

„Така че, когато цитираме възможния размер на неутронна звезда със слънчева маса 1,4, това, което всъщност правим, е да ограничим възможните физически закони, които описват субатомния свят“, каза той.

Както екипът описва в своята статия, техните резултати и процеси могат да бъдат приложени и за изследване на други астрономически обекти, като пулсари , магнетари и дори начина гравитационни вълни се излъчват, за да предоставят подробности за това какво създава тези вълни.

„Тези резултати са вълнуващи, не само защото успяхме значително да подобрим измерванията на радиусите на неутронните звезди, но защото ни дават прозорец към крайната съдба на неутронните звезди в сливащи се двоични системи“, каза Стефани Браун, съавтор на публикацията и докторант в AEI Hannover.

Тази статия е публикувана първоначално от Вселената днес . Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.