S izuzetkom crnih rupa, neutronske zvijezde su najgušći objekti u svemiru. Kako slijedi
Što su neutronske zvijezde?
Nakon što masivne zvijezde sagore svoje gorivoi eksplodiraju kao supernove, mogu se formirati izuzetno kompaktni objekti - neutronske zvijezde. Neobično su gusti. Dakle, žličica materije neutronske zvijezde na Zemlji će težiti oko 112 milijuna tona. Međutim, oni su vrlo mali - prosječna neutronska zvijezda može stati unutar granica Londona. Ali Sunce, nama najbliža zvijezda, može stati više od milijun Zemlje.
Neutronske zvijezde su malene veličine, ali vrlo guste. Tipična neutronska zvijezda u usporedbi s Londonom.
Autorstvo slike i autorska prava: Kolbjorn Skarpnes, NTNU
Da biste postigli takvu gustoću, morali biste sabiti masivno tijelo poput Sunca na veličinu grada poput Frankfurta.
Danas znanstvenici znaju za postojanje2000 do 3000 neutronskih zvijezda u Mliječnoj stazi. No, vjeruje se da ih je puno više. Teško ih je detektirati iz mnogo razloga, od njihove male veličine (barem prema astronomskim standardima) do njihove niske svjetlosti u vidljivom svjetlu.
Zašto su tako zanimljivi?
Svi objekti u svemiru sastoje se od zvijezda.tvari. Međutim, ne sintetiziraju sva svjetiljke iste kemijske elemente. Obične zvijezde su tvornice za proizvodnju helija, ugljika i drugih poznatih lakih elemenata.
Ilustracija: ESO
Stvaranje težih, poput srebra, zlata i platine, zahtijeva sudar neutronskih zvijezda.
Koja pitanja znanstvenici imaju o neutronskim zvijezdama?
Mjerite gravitacijske valove, maleoscilacije u prostor-vremenu koje su rezultat sudara dviju neutronskih zvijezda uspjele su tek 2017. godine. Međutim, sastav rezultirajućeg vrućeg i gustog produkta fuzije nije točno poznat. Još uvijek postoje otvorena pitanja, primjerice, mogu li se kvarkovi, koje inače zarobljavaju neutroni, nakon sudara pojaviti u slobodnom obliku. Kako bi to otkrili, autori nove studije razvili su novi model.
Što su istraživači učinili?
U sklopu nove studije znanstvenici su proširilimodeli nuklearne fizike koji nisu primjenjivi na visokim gustoćama. Kako bi to učinili, upotrijebili su metodu koja se koristi u teoriji struna za opisivanje prijelaza u gustu i vruću materiju kvarkova.
Kvark je elementarna čestica i temeljkomponenta materije. Kvarkovi se spajaju u kompozitne čestice koje se nazivaju hadroni, od kojih su najstabilniji protoni i neutroni, komponente atomskih jezgri.
Ilustracija nove metode:istraživači koriste petodimenzionalne crne rupe (desno) za izračunavanje faznog dijagrama čvrsto vezane materije (u sredini). To omogućuje simulaciju spajanja neutronskih zvijezda i rezultirajućih gravitacijskih valova (lijevo).
Zasluge: Sveučilište Goethe Frankfurt am Main
Autori studije koristili su se matematičkimodnos pronađen u teoriji struna, točnije korespondencija između petodimenzionalnih crnih rupa i materije u snažnoj interakciji, za opisivanje faznog prijelaza između guste nuklearne i kvarkove materije.
Drugim riječima, fizičari su koristili petodimenzionalnicrne rupe za izračunavanje faznog dijagrama čvrsto vezane materije. To je pomoglo znanstvenicima da simuliraju spajanje neutronskih zvijezda i rezultirajuće gravitacijske valove.
Kvarkova tvar koja se sastoji od u-i d-kvarkova, odlikuje se vrlo visokom Fermijevom energijom u usporedbi s običnom atomskom materijom. Također je stabilan samo na ekstremnim temperaturama i/ili pritiscima. Ovo sugerira da samo neutronske zvijezde s jezgrom od kvarkove materije mogu biti stabilne kvarkove zvijezde.
Što su otkrili?
Znanstvenici su već koristili novi modelu računalnom modeliranju. Tako su uspjeli izračunati signal gravitacijskih valova iz tih sudara i pokazati da se kao rezultat "kozmičkog susreta" neutronskih zvijezda može pojaviti i vruća i hladna materija kvarkova.
Podsjetimo se da su gravitacijski valovi promjenegravitacijsko polje koje se širi poput valova. Emitiraju ih pokretne mase, ali se nakon zračenja odvajaju od njih i postoje neovisno o tim masama. Matematički povezan s poremećajem prostorno-vremenske metrike i može se opisati kao "mreškanje prostorno-vremena".
Što je sljedeće?
U budućnosti se znanstvenici nadaju da će moći usporediti modele s budućim gravitacijskim valovima mjerenim iz svemira kako bi bolje razumjeli materiju kvarkova u sudarima neutronskih zvijezda.
Čitaj više:
Arheolozi su službeno potvrdili legende iz Biblije
Pronađen grob "svećenice" Afrodite: znanstvenici pokazali što su tamo pronašli
Znanstvenici su vidjeli što se nalazi na području prijestolnice Maja. Nalaz ih je iznenadio.
Naslovnica: Sveučilište Warwick/Mark Garlick, CC BY 4.0, putem Wikimedia Commons