Nötron yıldızları nasıl ‘havalı davranıyor’ garip fiziğe kapılar açabilir?
Bilim adamları üç tane buldu Nötron yıldızlarıDiğer patlayan yıldızların ateşinde doğan yıldızlar şaşırtıcı derecede hızlı bir şekilde soğudu ve bizi bu aşırı nesnelerin çekirdeklerindeki maddenin egzotik doğasını anlamaya daha da yaklaştırdı.
Keşif, Barselona’daki Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden (ICE-CSIC) Alessio Marino liderliğindeki İspanyol bir ekip tarafından, X-ışını ışığıyla çalışan Avrupa ve Amerika uzay teleskopları kullanılarak gerçekleştirildi.
Nötron yıldızı, ortadan kaybolan büyük bir yıldızın çökmüş çekirdeğidir Süpernovave yaklaşık üç katına kadar daha fazlasını içerebilir Güneşimizin kütlesi Küresel boyutu yaklaşık 6,8 mil (11 km) çapındadır. Tüm bu maddenin bu kadar küçük bir alana sıkıştırılması, nötron yıldızlarının bilinen evrendeki en yoğun madde konsantrasyonları arasında yer aldığı ve ondan sonra ikinci sırada yer aldığı anlamına gelir. Kara delikler. Bu ifadeyi daha anlamlı hale getirmek için, bir çorba kaşığı nötron yıldızı maddesinin Everest Dağı’nın kütlesiyle nasıl karşılaştırıldığını düşünün.
Bu aşırı doğa aynı zamanda nötron yıldızlarının iç tasarımını yöneten fiziğin gizemli kaldığı anlamına da geliyor. Bu nesneler başlangıçta nötron yıldızları olarak adlandırıldı çünkü maddeleri negatif yüklü hale gelecek kadar ezilmişti. Elektronlar Ve pozitif yüklü Protonlar Birlikte ezilirler ve aralarındaki elektrostatik kuvvetin üstesinden gelerek tamamen nötrle dolu bir nesne oluştururlar. Nötronlar. Bir nötron yıldızının çekirdeğinin derinliklerinde, madde daha da büyük ölçüde ezilerek varsayımsal hiperonlar gibi daha önce hiç görülmemiş egzotik parçacıklar oluşturabilir. Bilim insanları belki de nötronların nötron yıldızının içinde ayrılarak bir çorba oluşturabileceğini düşünüyor. EvrenTemel parçacıklar: Atomaltı parçacıklar.
İlgili: Patlamış ölü bir yıldızın kalıntıları olarak tanımlanan garip bir kozmik nesne
Bir nötron yıldızının içinde olup bitenler, nötron yıldızının durum denklemine tabidir. Bunu, kütlesi, sıcaklığı ve sıcaklığı gibi faktörlere dayalı olarak bir nötron yıldızının iç yapısını ve bileşimini belirleyen bir kılavuz olarak düşünün. manyetik alan Ve benzeri vb. Sorun şu ki, bilim adamlarının bu durum denkleminin ne olabileceği konusunda kelimenin tam anlamıyla yüzlerce seçeneği var. Tekrarlayamayacağımız için Yer Bir nötron yıldızının içindeki koşullar ve doğru modeli test etmek büyük ölçüde bunların astronomik gözlemlerin bize söyledikleriyle eşleşmesine bağlıdır.
Bununla birlikte, benzer yaştaki diğer nötron yıldızlarıyla karşılaştırıldığında çok daha düşük yüzey sıcaklıklarına sahip üç nötron yıldızının keşfi, araştırmacıların nötronlardan birindeki nötron yıldızı durum denklemi için olası modellerin dörtte üçünü elemesine olanak tanıyan önemli bir ipucu sağladı. yıldızlar. Apopleksi. İki nötron yıldızı PulsarlarBunlar hızla dönen ve bize doğru radyo jetleri yayan nötron yıldızlarıdır. Vela Jr. süpernova kalıntısındaki üçüncü nötron yıldızı pulsar davranışı sergilemiyor ancak bunun nedeni radyo jetlerinin bizim yönümüze dönük olmaması olabilir.
Nötron yıldızları X-ışını dalga boylarında keşfedildi. Avrupa Uzay Ajansı‘S XMM-Newton teleskopu Ve NASA‘S Chandra X-ışını Gözlemevi.
Avrasya’daki XMM-Newton bilim insanı Camille Diez, “XMM-Newton ve Chandra’nın olağanüstü duyarlılığı, yalnızca bu nötron yıldızlarını tespit etmeyi değil, aynı zamanda sıcaklıklarını ve diğer özelliklerini belirlemek için yeterli ışık toplamayı da mümkün kıldı” dedi. Ajans, bir açıklamada bulundu.
Bir nötron yıldızı ne kadar ısınırsa, o kadar fazla X-ışını enerjisi yayar ve bu üç nötron yıldızından gelen X-ışını enerjisi bize onların yaklaşık olarak nötron yıldızları kadar soğuk olduklarını söyler. “Soğuk” diyoruz ama nötron yıldızları hala olağanüstü derecede sıcak; sıcaklıkları 1,9 milyon ila 4,6 milyon santigrat derece (3,4 milyon ila 8,3 milyon Fahrenheit) arasında değişiyor. Bununla birlikte, etraflarındaki süpernova kalıntılarının boyutuna ve genişleme hızına bağlı olarak 840 ila 7.700 yıl arasında değişen genç yaşları nedeniyle son derece soğuk kabul ediliyorlar. Nötron yıldızları yüz milyarlarca, hatta bir trilyon derecelik sıcaklıklarda doğarlar ve soğudukça benzer yaştaki diğer nötron yıldızları bundan iki kat daha yüksek, hatta bazen daha sıcak sıcaklıklara sahip olur.
Nötron yıldızları iki mekanizmayla soğuyabilir. Birincisi, termal enerjinin soğuğa kaçmasına izin veren yüzeylerinden gelen termal radyasyondur. uzay. Diğeri ise Nötrino Nötron yıldızının çekirdeğinden enerji çalan emisyonun, bu üçlü nötron yıldızının hızlı soğumasından sorumlu olduğu düşünülüyor.
Ancak nötron yıldızlarının bu mekanizmalar sonucunda ne kadar hızlı soğuyacağı durum denklemine bağlıdır.
Uzay Bilimleri Enstitüsü ve Katalonya Uzay Çalışmaları Enstitüsü’nden araştırmacı Nanda Rea, “Bu üç nötron yıldızının genç yaşı ve soğuk yüzey sıcaklığı yalnızca hızlı bir soğuma mekanizmasıyla açıklanabilir” dedi. ifade. “Gelişmiş soğutma yalnızca belirli durum denklemleriyle etkinleştirilebildiğinden, bu bize olası modellerin büyük bir bölümünü elememize olanak tanıyor.”
Ve bunu sadece yapmadılar; Ekip, bu sonuçtan sonra olası tüm modellerin dörtte üçünün iptal edilebileceğini tahmin ediyor. Araştırmacılar bunu, esas olarak nötron yıldızlarının nötron yıldızlarına göre ne kadar soğuk olduğunu gösteren grafikler olan soğuk eğrileri hesaplayarak belirleyebildiler. zaman. Eğrinin şekli ağırlıklı olarak nötron yıldızlarının kütle ve manyetik alan gücü gibi özelliklerine bağlıdır; bu nedenle ekip, makine öğrenimini kullanarak her bir soğuma eğrisini en iyi tanımlayan parametre aralığını hesapladı ve ardından bunları potansiyel durum denklemleriyle eşleştirdi. hangilerinin hala eşleştiğini ve veri eşleştirme şansı olmadığından hangilerinin Atılabileceğini görmek.
Bu süreç olası durum denklemlerinin aralığını daraltmıştır, ancak sonuçlar nötron karakterizasyonundan daha fazlasıyla ilgilidir. yıldızlar. Madde atomaltı ölçeklerde aşırı basınç, aşırı sıcaklık ve karşı konulmaz yerçekimi altında davranır. Miktar Etkiler de. Bilim adamları şu anda eksik Kuantum yerçekimi teorisiNötron yıldızlarının durum denklemi bizi kuantum etkileri ve yüksek radyasyon yaratma yoluna sokabilir.yer çekimi Fizik sonunda tek bir teori olarak bir araya geldi.
Sonuçlar Nature Astronomy dergisinde 20 Haziran’da yayınlanan bir makalede açıklandı.
“Web hayranı. Tipik düşünür. İçine kapanık. Amatör iletişimci. Pop kültürü meraklısı.”