ブラック ホールを除いて、中性子星は宇宙で最も密度の高い天体です。 次のように
中性子星とは
大質量星が燃料を使い果たした後超新星として爆発すると、非常にコンパクトな物体、つまり中性子星が形成されることがあります。 異常に密度が高いです。したがって、小さじ一杯の中性子星物質の重さは地球上で約1億1,200万トンになります。しかし、それらは非常に小さく、平均的な中性子星はロンドンの境界内に収まる可能性があります。しかし、私たちに最も近い星である太陽は、100万個以上の地球が収まる大きさです。
中性子星はサイズは小さいですが、密度は非常に高いです。ロンドンと比較した典型的な中性子星。
画像クレジットと著作権: Kolbjorn Skarpnes、NTNU
このような密度を達成するには、太陽のような巨大な天体をフランクフルトのような都市の大きさに圧縮する必要があります。
今日、科学者たちはその存在を知っています天の川銀河には 2,000 ～ 3,000 個の中性子星があります。しかし、それらはさらにたくさんあると考えられています。それらは、その小さなサイズ（少なくとも天文学的基準による）から可視光での明るさの低さまで、多くの理由により検出が困難です。
なぜ彼らはとても面白いのですか？
宇宙のすべての物体は星でできています。物質。ただし、すべての著名人が同じ化学元素を合成するわけではありません。通常の星は、ヘリウム、炭素、その他の身近な軽元素を生産するための工場です。
イラスト：ESO
銀、金、プラチナなどのより重いものの作成には、中性子星の衝突が必要です。
科学者は中性子星についてどのような疑問を持っていますか?
重力波を測定する、小さい2 つの中性子星の衝突によって生じる時空の振動は、2017 年に初めて成功しました。しかし、得られる高温で緻密な溶融生成物の組成は正確にはわかっていません。たとえば、通常は中性子によって捕獲されるクォークが衝突後に自由な形で現れることができるかどうかなど、未解決の疑問がまだ残っています。それを解明するために、新しい研究の著者らは新しいモデルを開発しました。
研究者たちは何をしましたか？
新しい研究の一環として、科学者たちは、核物理モデルは高密度では適用できません。これを行うために、彼らは、高密度で熱いクォーク物質への遷移を記述するために弦理論で使用される方法を使用しました。
クォークは素粒子であり、基本的なものです。物質の成分。クォークは結合してハドロンと呼ばれる複合粒子を形成します。ハドロンの中で最も安定しているのは、原子核の構成要素である陽子と中性子です。
新しい方法の図:研究者らは 5 次元ブラック ホール (右) を使用して、強く結合した物質 (中央) の状態図を計算します。これにより、中性子星の合体とその結果として生じる重力波をシミュレートすることが可能になります (左)。
クレジット: ゲーテ大学フランクフルト アム マイン
研究の著者らは数学的手法を使用した超弦理論で見出される関係、すなわち、高密度核物質とクォーク物質の間の相転移を説明するための、5 次元ブラック ホールと強く相互作用する物質の間の対応関係。
つまり、物理学者は 5 次元を使用しました。強く束縛された物質の状態図を計算するためのブラック ホール。これは、科学者が中性子星の合体とその結果生じる重力波をシミュレートするのに役立ちました。
u-からなるクォーク物質dクォークは、通常の原子物質と比較して非常に高いフェルミエネルギーによって区別されます。また、極端な温度や圧力でのみ安定します。これは、クォーク物質の核を持つ中性子星だけが安定なクォーク星になり得ることを示唆しています。
彼らは何を見つけましたか？
科学者はすでに新しいモデルを使用していますコンピュータモデリングにおいて。そこで彼らは、これらの衝突からの重力波の信号を計算し、中性子星の「宇宙ランデブー」の結果として、熱いクォーク物質と冷たいクォーク物質の両方が出現する可能性があることを示すことができました。
重力波は変化であることを思い出してください波のように伝播する重力場。それらは移動する質量によって放出されますが、放射後はそれらから分離され、これらの質量とは独立して存在します。数学的には時空計量の摂動に関連しており、「時空の波紋」と表現できます。
次は何ですか？
将来的には、科学者らは、中性子星の衝突におけるクォーク物質をより深く理解するために、そのモデルを宇宙から測定される将来の重力波と比較できるようにしたいと考えている。
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表紙: ウォリック大学/Mark Garlick、CC BY 4.0、Wikimedia Commons 経由