Fysikere har lige fået det mest nøjagtige skøn endnu for den sande størrelse af neutronstjerner

(NASAs Goddard Space Flight Center)

Hvor stor er en neutronstjerne ? Disse ekstreme, ultratætte kollapsede stjerner er ret små, hvad angår stjerneobjekter. Selvom de pakker massen af ​​en stjerne i fuld størrelse, sammenlignes deres størrelse ofte med bredden af ​​en mellem- til stor by.

I årevis har astronomer fastgjort neutronstjerner på et sted mellem 19 og 27 kilometer (12 til 17 miles) på tværs. Dette er faktisk ret præcist i betragtning af neutronstjernernes afstande og karakteristika. Men astronomer har arbejdet på at indsnævre det til en endnu mere præcis måling.

Det har et internationalt hold af forskere nu gjort. Ved hjælp af data fra flere forskellige teleskoper og observatorier har medlemmer af Max Planck Institute for Gravitational Physics, Albert Einstein Institute (AEI) indsnævret størrelsesestimaterne for neutronstjerner med en faktor på to.



'Vi finder ud af, at den typiske neutronstjerne, som er omkring 1,4 gange så tung som vores sol, har en radius på omkring 11 kilometer,' sagde Badri Krishnan, der ledede forskerholdet ved AEI Hannover.

'Vores resultater begrænser radius til sandsynligvis at være et sted mellem 10,4 og 11,9 kilometer.'

Formålet med dette holds undersøgelse er ret berømt: den binære neutronstjernefusion GW170817 som skabte gravitationsbølgerne opdaget i 2017 af LIGO (Laser-Interferometer Gravitationsbølge Observatory) og Jomfru-konsortiet.

Dette objekt er blevet studeret adskillige gange af flere teleskoper, herunder Fermi-satellitten, Hubble-rumteleskopet og andre teleskoper og observatorier rundt om i verden. Alle disse observationer gav Max Planck-teamet en masse data at arbejde med.

'Binære neutronstjernefusioner er en guldmine af information!' sagde Collin Capano, forsker ved AEI Hannover og hovedforfatter af en papir udgivet i Natur astronomi .

'Neutronstjerner indeholder det tætteste stof i det observerbare univers. … Ved at måle disse objekters egenskaber lærer vi om den grundlæggende fysik, der styrer stof på det subatomare niveau.'

Neutronstjerner dannes, når en massiv stjerne løber tør for brændstof og kollapser. Det helt centrale område af stjernen - kernen - kollapser og knuser hver proton og elektron sammen til en neutron.

Hvis kernen af ​​den kollapsende stjerne er mellem omkring en og tre solmasser, kan disse nyskabte neutroner stoppe kollapset og efterlade en neutronstjerne.

Stjerner med endnu højere masse vil fortsætte med at kollapse til stjernemasse sorte huller .

Men sammenbruddet til en neutronstjerne skaber det tætteste objekt, man kender - igen et objekt med massen af ​​en sol knust ned til størrelsen af ​​en by. Og du har sikkert hørt denne anden sammenligning før, men den er værd at gentage på grund af hvor dramatisk den er: En sukkerterning af neutronstjernemateriale ville veje omkring 1 billion kilogram (eller 1 milliard tons) på Jorden – omtrent lige så meget som Mount Everest.

Men da størrelsen af ​​andre stjerner kan variere meget, kunne størrelsen af ​​neutronstjerner så ikke også variere?

For det første, for at præcisere, er radius citeret i denne undersøgelse for en neutronstjerne, der har en masse 1,4 gange vores Sols masse.

'Dette er en referencemasse, der typisk bruges i litteraturen, fordi næsten alle neutronstjerner, der er blevet observeret i en binær, har en masse tæt på denne værdi,' fortalte Capano Universe Today i en e-mail.

'Grunden til, at vi kan bruge GW170817 til at estimere radius af 1,4 solmasse neutronstjerne er, at vi forventer, at næsten alle neutronstjerner er lavet af det samme stof.'

For andre 'regulære' stjerner afhænger forholdet mellem deres masse og radius af en række variabler, såsom det element, som stjernen smelter sammen i sin kerne, forklarede Capano.

'Neutronstjerner er på den anden side så kompakte og tætte, at der ikke rigtig er separate atomer i dem - hele stjernen er dybest set en kæmpe enkelt atomkerne, der næsten udelukkende består af neutroner pakket tæt sammen,' sagde han.

'Af den grund kan du ikke tænke på, at neutronstjerner består af muligvis forskellige grundstoffer. Faktisk har 'grundstof' ikke rigtig nogen betydning ved disse tætheder, eftersom det, der definerer et grundstof, er antallet af protoner, det har i dets konstituerende atomer.'

Capano sagde, at da alle neutroner er lavet af de samme ting (kvarker, holdt sammen af ​​gluoner), forventer astronomer, at der er en universel kortlægning mellem massen og radius, der gælder for alle neutronstjerner.

'Så når vi citerer den mulige størrelse af en neutronstjerne på 1,4 solmasse, er det, vi faktisk gør, at begrænse de mulige fysiske love, der beskriver den subatomære verden,' sagde han.

Som teamet beskriver i deres papir, kan deres resultater og processer også anvendes til undersøgelse af andre astronomiske objekter, som f.eks. pulsarer , magnetarer og endda måden gravitationsbølger udsendes for at give detaljer om, hvad der skaber disse bølger.

'Disse resultater er spændende, ikke kun fordi vi har været i stand til at forbedre målinger af neutronstjerneradier i høj grad, men fordi det giver os et vindue til neutronstjernernes ultimative skæbne ved at fusionere binære filer,' sagde Stephanie Brown, medforfatter af publikationen og en ph.d.-studerende ved AEI Hannover.

Denne artikel blev oprindeligt udgivet af Universet i dag . Læs original artikel .

Populære Kategorier: Forklarer , Ukategoriseret , Natur , Mening , Plads , Samfund , Tech , Miljø , Sundhed , Mennesker ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.