Med unntak av sorte hull er nøytronstjerner de tetteste objektene i universet. Som følger
Hva er nøytronstjerner?
Etter at massive stjerner brenner ut drivstoffetog eksploderer som supernovaer, kan ekstremt kompakte objekter – nøytronstjerner – dannes. De er uvanlig tette. Så en teskje nøytronstjernemateriale vil veie rundt 112 millioner tonn på jorden. Imidlertid er de veldig små - den gjennomsnittlige nøytronstjernen kan passe innenfor Londons grenser. Men solen, den nærmeste stjernen til oss, kan passe mer enn en million jorder.
Nøytronstjerner er små i størrelse, men veldig tette. En typisk nøytronstjerne sammenlignet med London.
Bildekreditt og opphavsrett: Kolbjørn Skarpnes, NTNU
For å oppnå en slik tetthet, må du komprimere en massiv kropp som Solen til størrelsen på en by som Frankfurt.
I dag vet forskere om eksistensen2000 til 3000 nøytronstjerner i Melkeveien. Men det antas at det er mange flere av dem. De er vanskelige å oppdage av mange grunner, fra deres bittesmå størrelse (i det minste etter astronomiske standarder) til deres lave lysstyrke i synlig lys.
Hvorfor er de så interessante?
Alle objekter i universet består av stjerner.stoffer. Imidlertid syntetiserer ikke alle armaturer de samme kjemiske elementene. Vanlige stjerner er fabrikker for produksjon av helium, karbon og andre kjente lette grunnstoffer.
Illustrasjon: ESO
Opprettelsen av tyngre, for eksempel sølv, gull og platina, krever kollisjon av nøytronstjerner.
Hvilke spørsmål har forskerne om nøytronstjerner?
Mål gravitasjonsbølger, småoscillasjoner av rom-tid som følge av kollisjonen mellom to nøytronstjerner ble først lykkes i 2017. Imidlertid er sammensetningen av det resulterende varme og tette fusjonsproduktet ikke nøyaktig kjent. Det er fortsatt åpne spørsmål, for eksempel om kvarker som ellers fanges opp av nøytroner, kan dukke opp i fri form etter en kollisjon. For å finne ut av det utviklet forfatterne av den nye studien en ny modell.
Hva gjorde forskerne?
Som en del av den nye studien utvidet forskernekjernefysiske modeller som ikke er anvendelige ved høye tettheter. For å gjøre dette brukte de en metode som brukes i strengteori for å beskrive overgangen til tett og varm kvarkstoff.
Quark er en elementær partikkel og fundamentalkomponent av materie. Kvarker kombineres for å danne sammensatte partikler kalt hadroner, hvorav de mest stabile er protoner og nøytroner, komponenter av atomkjerner.
Illustrasjon av den nye metoden:forskere bruker femdimensjonale sorte hull (til høyre) for å beregne fasediagrammet for sterkt bundet materie (sentrum). Dette gjør det mulig å simulere nøytronstjernesammenslåinger og de resulterende gravitasjonsbølgene (til venstre).
Kreditt: Goethe University Frankfurt am Main
Forfatterne av studien brukte matematisket forhold som finnes i strengteori, nemlig samsvaret mellom femdimensjonale sorte hull og sterkt samvirkende stoff, for å beskrive faseovergangen mellom tett kjernefysisk og kvarkstoff.
Med andre ord, fysikere brukte femdimensjonalesorte hull for å beregne fasediagrammet for sterkt bundet stoff. Dette hjalp forskere med å simulere sammenslåingen av nøytronstjerner og de resulterende gravitasjonsbølgene.
Kvarkstoff bestående av u-og d-kvarker, utmerker seg ved en veldig høy Fermi-energi sammenlignet med vanlig atommaterie. Den er også kun stabil ved ekstreme temperaturer og/eller trykk. Dette antyder at bare nøytronstjerner med en kjerne av kvarkstoff kan være stabile kvarkstjerner.
Hva fant de ut?
Forskere har allerede brukt den nye modelleninnen datamodellering. Så de var i stand til å beregne signalet til gravitasjonsbølger fra disse kollisjonene og vise at som et resultat av det "kosmiske møtet" av nøytronstjerner, kan både varmt og kaldt kvarkmateriale dukke opp.
Husk at gravitasjonsbølger er endringergravitasjonsfelt, forplanter seg som bølger. De sendes ut av bevegelige masser, men etter stråling skilles de fra dem og eksisterer uavhengig av disse massene. Matematisk relatert til forstyrrelsen av rom-tid-metrikker og kan beskrives som "rom-tids krusninger".
Hva er neste?
I fremtiden håper forskerne å kunne sammenligne modellene med fremtidige gravitasjonsbølger målt fra verdensrommet for bedre å forstå kvarkstoff i kollisjoner med nøytronstjerner.
Les mer:
Arkeologer har offisielt bekreftet legendene fra Bibelen
Graven til "prestinnen" til Afrodite ble funnet: forskere viste hva de fant der
Forskere har sett hva som er på territoriet til Maya-hovedstaden. Funnet overrasket dem.
Forside: University of Warwick/Mark Garlick, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons