Išskyrus juodąsias skyles, neutroninės žvaigždės yra tankiausi objektai Visatoje. Toliau
Kas yra neutroninės žvaigždės?
Po to, kai didžiulės žvaigždės sudegina savo kurąir sprogsta kaip supernovos, gali susidaryti itin kompaktiški objektai – neutroninės žvaigždės. Jie yra neįprastai tankūs. Taigi, šaukštelis neutroninės žvaigždės medžiagos Žemėje svers apie 112 mln. Tačiau jie labai maži – vidutinė neutroninė žvaigždė gali tilpti Londono ribose. Tačiau Saulė, artimiausia mums žvaigždė, gali tilpti daugiau nei milijonui Žemių.
Neutroninės žvaigždės yra mažo dydžio, bet labai tankios. Tipiška neutroninė žvaigždė, palyginti su Londonu.
Vaizdo kreditas ir autoriaus teisės: Kolbjorn Skarpnes, NTNU
Norint pasiekti tokį tankį, tektų suspausti tokį masyvų kūną kaip Saulė iki tokio miesto kaip Frankfurtas dydžio.
Šiandien mokslininkai žino apie egzistavimą2000–3000 neutroninių žvaigždžių Paukščių Take. Tačiau manoma, kad jų yra kur kas daugiau. Juos sunku aptikti dėl daugelio priežasčių – nuo mažo dydžio (bent jau pagal astronominius standartus) iki mažo ryškumo matomoje šviesoje.
Kodėl jie tokie įdomūs?
Visi visatos objektai yra sudaryti iš žvaigždžių.medžiagų. Tačiau ne visi šviestuvai sintetina tuos pačius cheminius elementus. Įprastos žvaigždės yra helio, anglies ir kitų žinomų šviesos elementų gamybos gamyklos.
Iliustracija: ESO
Norint sukurti sunkesnius, pvz., sidabrą, auksą ir platiną, reikia susidurti su neutroninėmis žvaigždėmis.
Kokius klausimus mokslininkai turi apie neutronines žvaigždes?
Išmatuokite gravitacines bangas, mažaserdvėlaikio svyravimai, atsirandantys susidūrus dviem neutroninėms žvaigždėms, buvo sėkmingi tik 2017 m. Tačiau gauto karšto ir tankaus susiliejimo produkto sudėtis nėra tiksliai žinoma. Vis dar lieka atvirų klausimų, pavyzdžiui, ar po susidūrimo kvarkai, kuriuos šiaip fiksuoja neutronai, gali atsirasti laisva forma. Norėdami tai išsiaiškinti, naujojo tyrimo autoriai sukūrė naują modelį.
Ką padarė tyrėjai?
Naujojo tyrimo metu mokslininkai išsiplėtėbranduolinės fizikos modeliai, kurie netaikomi esant dideliam tankiui. Norėdami tai padaryti, jie panaudojo metodą, kuris naudojamas stygų teorijoje, apibūdinant perėjimą prie tankios ir karštos kvarkinės medžiagos.
Kvarkas yra elementarioji ir pamatinė dalelėmaterijos komponentas. Kvarkai jungiasi į sudėtines daleles, vadinamas hadronais, iš kurių stabiliausi yra protonai ir neutronai, atomų branduolių komponentai.
Naujo metodo iliustracija:tyrėjai naudoja penkių dimensijų juodąsias skyles (dešinėje), norėdami apskaičiuoti stipriai surištos medžiagos fazių diagramą (centre). Tai leidžia imituoti neutroninių žvaigždžių susiliejimą ir dėl to atsirandančias gravitacines bangas (kairėje).
Kreditas: Gėtės universitetas Frankfurte prie Maino
Tyrimo autoriai naudojo matematinęstygų teorijoje nustatytas ryšys, būtent penkiamatių juodųjų skylių ir stipriai sąveikaujančios medžiagos atitikimas, apibūdinantis fazinį perėjimą tarp tankios branduolinės ir kvarkinės medžiagos.
Kitaip tariant, fizikai naudojo penkiamatęjuodosios skylės, kad būtų galima apskaičiuoti stipriai surištos medžiagos fazių diagramą. Tai padėjo mokslininkams imituoti neutroninių žvaigždžių susiliejimą ir dėl to atsirandančias gravitacines bangas.
Kvarko medžiaga, sudaryta iš u-ir d-kvarkai, išsiskiria labai didele Fermio energija, palyginti su įprasta atomine medžiaga. Jis taip pat stabilus tik esant ekstremalioms temperatūroms ir (arba) slėgiui. Tai rodo, kad stabilios kvarko žvaigždės gali būti tik neutroninės žvaigždės, turinčios kvarkinės medžiagos šerdį.
Ką jie sužinojo?
Mokslininkai jau panaudojo naująjį modelį kompiuteriniame modeliavime. Taigi jie sugebėjo apskaičiuoti gravitacinių bangų signalą iš šių susidūrimų ir parodyti, kad dėl neutroninių žvaigždžių „kosminio susitikimo“ gali atsirasti tiek karštų, tiek šaltų kvarkų.
Prisiminkite, kad gravitacinės bangos yra pokyčiaigravitacinis laukas, sklindantis kaip bangos. Juos skleidžia judančios masės, tačiau po spinduliavimo jie nuo jų atsiskiria ir egzistuoja nepriklausomai nuo šių masių. Matematiškai susijęs su erdvės ir laiko metrikos trikdymu ir gali būti apibūdintas kaip „erdvės ir laiko bangavimas“.
Kas toliau?
Ateityje mokslininkai tikisi, kad pavyks palyginti modelius su būsimomis gravitacinėmis bangomis, išmatuotomis iš kosmoso, kad geriau suprastų kvarkų medžiagą neutroninių žvaigždžių susidūrimų metu.
Skaityti daugiau:
Archeologai oficialiai patvirtino Biblijos legendas
Buvo rastas Afroditės „kunigienės“ kapas: mokslininkai parodė, ką ten rado
Mokslininkai matė, kas yra majų sostinės teritorijoje. Radinys juos nustebino.
Viršelis: Warwick universitetas / Markas Garlickas, CC BY 4.0, per Wikimedia Commons