Neitronu zvaigznes, izņemot melnos caurumus, ir visblīvākie objekti Visumā.
Kas ir neitronu zvaigznes?
Pēc tam, kad masīvās zvaigznes izdeg savu degvieluun eksplodēt kā supernovas, var veidoties ārkārtīgi kompakti objekti — neitronu zvaigznes. Tie ir neparasti blīvi. Tātad tējkarote neitronu zvaigžņu vielas uz Zemes svērs aptuveni 112 miljonus tonnu. Tomēr tie ir ļoti mazi - vidējā neitronu zvaigzne var iekļauties Londonas robežās. Taču Saule, mums tuvākā zvaigzne, var ietilpt vairāk nekā miljons Zemes.
Neitronu zvaigznes ir niecīgas, bet ļoti blīvas. Tipiska neitronu zvaigzne salīdzinājumā ar Londonu.
Kredīts un autortiesības: Kolbjørn Skarpnes, NTNU
Lai sasniegtu šādu blīvumu, jums būtu jāsaspiež tāds masīvs ķermenis kā Saule līdz tādas pilsētas izmēram kā Frankfurte.
Šodien zinātnieki zina par eksistenci2000 līdz 3000 neitronu zvaigžņu Piena ceļā. Bet tiek uzskatīts, ka viņu ir daudz vairāk. Tos ir grūti noteikt daudzu iemeslu dēļ, sākot no to mazā izmēra (vismaz pēc astronomiskajiem standartiem) līdz to zemajam spilgtumam redzamajā gaismā.
Kāpēc viņi ir tik interesanti?
Visi objekti Visumā sastāv no zvaigznēmvielas. Tomēr ne visi gaismekļi sintezē vienus un tos pašus ķīmiskos elementus. Parastās zvaigznes ir rūpnīcas hēlija, oglekļa un citu parastu gaismas elementu ražošanai.
Ilustrācija: ESO
Lai izveidotu smagākas zvaigznes, piemēram, sudrabu, zeltu un platīnu, ir nepieciešama neitronu zvaigžņu sadursme.
Kādus jautājumus zinātnieki uzdod par neitronu zvaigznēm?
Izmēra gravitācijas viļņus, mazostelpiskā laika svārstības, kas radušās divu neitronu zvaigžņu sadursmes rezultātā, izdevās tikai 2017. gadā. Tomēr iegūtā karstā un blīvā saplūšanas produkta sastāvs nav precīzi zināms. Joprojām ir atklāti jautājumi, piemēram, vai kvarki, kurus citādi uztver neitroni, pēc sadursmes var parādīties brīvā formā. Lai to noskaidrotu, jaunā pētījuma autori izstrādāja jaunu modeli.
Ko pētnieki darīja?
Jaunā pētījuma ietvaros zinātnieki paplašināja savu darbībukodolfizikas modeļi, kas nav piemērojami liela blīvuma gadījumā. Lai to izdarītu, viņi izmantoja metodi, ko izmanto stīgu teorijā, lai aprakstītu pāreju uz blīvu un karstu kvarku vielu.
Kvarks ir elementāra daļiņa un pamatdaļiņamatērijas sastāvdaļa. Kvarki apvienojas, veidojot saliktas daļiņas, ko sauc par hadroniem, no kuriem stabilākie ir protoni un neitroni, atomu kodolu sastāvdaļas.
Jaunās metodes ilustrācija:pētnieki izmanto piecdimensiju melnos caurumus (pa labi), lai aprēķinātu stingri saistītās vielas fāzes diagrammu (centrā). Tas ļauj simulēt neitronu zvaigžņu saplūšanu un no tā izrietošos gravitācijas viļņus (pa kreisi).
Pieklājība: Gētes Universitāte Frankfurtē pie Mainas
Pētījuma autori izmantoja matemātiskostīgu teorijā atrastā saistība, proti, atbilstība starp piecdimensiju melnajiem caurumiem un spēcīgi mijiedarbojošo vielu, lai aprakstītu fāzes pāreju starp blīvu kodolmateriālu un kvarku vielu.
Citiem vārdiem sakot, fiziķi izmantoja piecdimensijumelnos caurumus, lai aprēķinātu stingri saistītās vielas fāzes diagrammu. Tas palīdzēja zinātniekiem modelēt neitronu zvaigžņu saplūšanu un no tā izrietošos gravitācijas viļņus.
Kvarka viela, kas sastāv no u-un d-kvarki atšķiras ar ļoti augstu Fermi enerģiju salīdzinājumā ar parasto atomu vielu. Tas ir arī stabils tikai ekstremālās temperatūrās un/vai spiedienā. Tas liek domāt, ka stabilas kvarku zvaigznes var būt tikai neitronu zvaigznes, kuru kodols ir no kvarka.
Ko viņi uzzināja?
Ученые уже использовали новую модель в компьютерном моделировании. Так они смогли вычислить сигнал гравитационных волн от этих столкновений и показать, что в результате «космического свидания» нейтронных звезд может появиться как горячая, так и холодная кварковая материя.
Напомним, гравитационные волны — изменения гравитационного поля, распространяющиеся подобно волнам. Излучаются движущимися массами, но после излучения отрываются от них и существуют независимо от этих масс. Математически связаны с возмущением метрики пространства-времени и могут быть описаны как «рябь пространства-времени».
Kas tālāk?
В будущем ученые надеются, что смогут сравнить модели с будущими гравитационными волнами, измеренными из космоса, чтобы лучше понять кварковую материю в столкновениях нейтронных звезд.
Lasīt vairāk:
Arheologi ir oficiāli apstiprinājuši Bībeles leģendas
Tika atrasts Afrodītes "priesterienes" kaps: zinātnieki parādīja, ko viņi tur atrada
Zinātnieki ir redzējuši, kas atrodas maiju galvaspilsētas teritorijā. Atradums viņus pārsteidza.
На обложке: University of Warwick/Mark Garlick, СС BY 4.0, via Wikimedia Commons