Με εξαίρεση τις μαύρες τρύπες, τα αστέρια νετρονίων είναι τα πιο πυκνά αντικείμενα στο Σύμπαν. Όπως ακολουθεί
Τι είναι τα αστέρια νετρονίων;
Αφού τα τεράστια αστέρια κάψουν τα καύσιμα τουςκαι εκρήγνυνται καθώς μπορούν να σχηματιστούν σουπερνόβα, εξαιρετικά συμπαγή αντικείμενα—άστρα νετρονίων. Είναι ασυνήθιστα πυκνά. Έτσι, ένα κουταλάκι του γλυκού ύλη άστρων νετρονίων θα ζυγίζει περίπου 112 εκατομμύρια τόνους στη Γη. Ωστόσο, είναι πολύ μικρά - το μέσο αστέρι νετρονίων μπορεί να χωρέσει εντός των ορίων του Λονδίνου. Αλλά ο Ήλιος, το πλησιέστερο σε εμάς αστέρι, μπορεί να χωρέσει περισσότερες από ένα εκατομμύριο Γη.
Τα αστέρια νετρονίων είναι μικροσκοπικά σε μέγεθος αλλά πολύ πυκνά. Ένα τυπικό αστέρι νετρονίων σε σύγκριση με το Λονδίνο.
Πίστωση εικόνας και πνευματικά δικαιώματα: Kolbjorn Skarpnes, NTNU
Για να επιτύχετε τέτοια πυκνότητα, θα πρέπει να συμπιέσετε ένα τεράστιο σώμα όπως ο Ήλιος στο μέγεθος μιας πόλης όπως η Φρανκφούρτη.
Σήμερα οι επιστήμονες γνωρίζουν για την ύπαρξη2.000 έως 3.000 αστέρια νετρονίων στον Γαλαξία μας. Αλλά πιστεύεται ότι υπάρχουν πολλά περισσότερα από αυτά. Είναι δύσκολο να εντοπιστούν για πολλούς λόγους, από το μικροσκοπικό τους μέγεθος (τουλάχιστον με αστρονομικά πρότυπα) έως τη χαμηλή φωτεινότητά τους στο ορατό φως.
Γιατί είναι τόσο ενδιαφέροντα;
Όλα τα αντικείμενα στο σύμπαν αποτελούνται από αστέρια.ουσίες. Ωστόσο, δεν συνθέτουν όλα τα φωτιστικά τα ίδια χημικά στοιχεία. Τα συνηθισμένα αστέρια είναι εργοστάσια παραγωγής ηλίου, άνθρακα και άλλων γνωστών ελαφρών στοιχείων.
Εικονογράφηση: ESO
Η δημιουργία βαρύτερων, όπως το ασήμι, ο χρυσός και η πλατίνα, απαιτεί τη σύγκρουση άστρων νετρονίων.
Τι ερωτήσεις έχουν οι επιστήμονες σχετικά με τα αστέρια νετρονίων;
Μετρήστε βαρυτικά κύματα, μικράΟι ταλαντώσεις του χωροχρόνου που προέκυψαν από τη σύγκρουση δύο άστρων νετρονίων επιτεύχθηκαν μόλις το 2017. Ωστόσο, η σύνθεση του προκύπτοντος θερμού και πυκνού προϊόντος σύντηξης δεν είναι επακριβώς γνωστή. Υπάρχουν ακόμη ανοιχτά ερωτήματα, για παράδειγμα, εάν τα κουάρκ, τα οποία κατά τα άλλα συλλαμβάνονται από νετρόνια, μπορούν να εμφανιστούν σε ελεύθερη μορφή μετά από μια σύγκρουση. Για να το ανακαλύψουν, οι συγγραφείς της νέας μελέτης ανέπτυξαν ένα νέο μοντέλο.
Τι έκαναν οι ερευνητές;
Ως μέρος της νέας μελέτης, οι επιστήμονες επεκτάθηκανμοντέλα πυρηνικής φυσικής που δεν είναι εφαρμόσιμα σε υψηλές πυκνότητες. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν μια μέθοδο που χρησιμοποιείται στη θεωρία χορδών για να περιγράψει τη μετάβαση στην πυκνή και καυτή ύλη κουάρκ.
Το κουάρκ είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο και θεμελιώδεςσυστατικό της ύλης. Τα κουάρκ συνδυάζονται για να σχηματίσουν σύνθετα σωματίδια που ονομάζονται αδρόνια, τα πιο σταθερά από τα οποία είναι τα πρωτόνια και τα νετρόνια, συστατικά των ατομικών πυρήνων.
Απεικόνιση της νέας μεθόδου:Οι ερευνητές χρησιμοποιούν πενταδιάστατες μαύρες τρύπες (δεξιά) για να υπολογίσουν το διάγραμμα φάσης της έντονα δεσμευμένης ύλης (κέντρο). Αυτό καθιστά δυνατή την προσομοίωση συγχωνεύσεων αστεριών νετρονίων και των βαρυτικών κυμάτων που προκύπτουν (αριστερά).
Πίστωση: Πανεπιστήμιο Goethe Frankfurt am Main
Οι συγγραφείς της μελέτης χρησιμοποίησαν μαθηματικάμια σχέση που βρέθηκε στη θεωρία χορδών, δηλαδή η αντιστοιχία μεταξύ πενταδιάστατων μαύρων οπών και ύλης που αλληλεπιδρούν έντονα, για να περιγράψει τη μετάβαση φάσης μεταξύ πυκνής πυρηνικής και ύλης κουάρκ.
Με άλλα λόγια, οι φυσικοί χρησιμοποιούσαν την πενταδιάστατημαύρες τρύπες για τον υπολογισμό του διαγράμματος φάσης της έντονα δεσμευμένης ύλης. Αυτό βοήθησε τους επιστήμονες να προσομοιώσουν τη συγχώνευση άστρων νετρονίων και τα προκύπτοντα βαρυτικά κύματα.
ύλη κουάρκ που αποτελείται από u-και d-κουάρκ, διακρίνεται από πολύ υψηλή ενέργεια Fermi σε σύγκριση με τη συνηθισμένη ατομική ύλη. Είναι επίσης σταθερό μόνο σε ακραίες θερμοκρασίες και/ή πιέσεις. Αυτό υποδηλώνει ότι μόνο αστέρια νετρονίων με πυρήνα ύλης κουάρκ μπορούν να είναι σταθερά αστέρια κουάρκ.
Τι ανακάλυψαν;
Οι επιστήμονες έχουν ήδη χρησιμοποιήσει το νέο μοντέλοστη μοντελοποίηση υπολογιστών. Έτσι μπόρεσαν να υπολογίσουν το σήμα των βαρυτικών κυμάτων από αυτές τις συγκρούσεις και να δείξουν ότι ως αποτέλεσμα του «κοσμικού ραντεβού» των άστρων νετρονίων, μπορεί να εμφανιστεί τόσο η θερμή όσο και η ψυχρή ύλη κουάρκ.
Θυμηθείτε ότι τα βαρυτικά κύματα είναι αλλαγέςβαρυτικό πεδίο, που διαδίδεται σαν κύματα. Εκπέμπονται από κινούμενες μάζες, αλλά μετά την ακτινοβολία διαχωρίζονται από αυτές και υπάρχουν ανεξάρτητα από αυτές τις μάζες. Σχετίζεται μαθηματικά με τη διαταραχή των χωροχρονικών μετρήσεων και μπορεί να περιγραφεί ως «κυματισμοί χωροχρόνου».
Τι άλλο;
Στο μέλλον, οι επιστήμονες ελπίζουν να είναι σε θέση να συγκρίνουν τα μοντέλα με μελλοντικά βαρυτικά κύματα που μετρώνται από το διάστημα για να κατανοήσουν καλύτερα την ύλη κουάρκ στις συγκρούσεις άστρων νετρονίων.
Διαβάστε περισσότερα:
Οι αρχαιολόγοι επιβεβαίωσαν επίσημα τους θρύλους από τη Βίβλο
Βρέθηκε ο τάφος της «ιέρειας» της Αφροδίτης: οι επιστήμονες έδειξαν τι βρήκαν εκεί
Οι επιστήμονες είδαν τι υπάρχει στην επικράτεια της πρωτεύουσας των Μάγια. Το εύρημα τους εξέπληξε.
Εξώφυλλο: University of Warwick/Mark Garlick, CC BY 4.0, μέσω Wikimedia Commons