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中子星有多大?迄今为止最精确的答案出炉

时间:2020-03-14 11:08:17 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

中子星有多大?

一个国际研究小组结合引力波、多信使天文学和核物理,用这种全新的方法计算出最精确的中子星大小

。由马克斯·普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱因斯坦研究所)成员领导的国际研究小组获得了一种测量中子星大小的新方法为此,他们将中子星未知行为的一般第一性原理与多重信使观测结合起来,观测到了与双中子星融合的GW170817。现在,他们的研究成果出现在《自然天文学》上,这是以前标准的两倍,表明一颗典型中子星的半径接近11公里。他们还发现,在大多数情况下,有黑洞的中子星可能会被完全吞没,除非黑洞很小和/或快速旋转。这意味着当这些合并被认为是引力波的来源时,它们在电磁波谱中是看不见的。

美国宇航局汉诺威研究员、自然天文学研究的主要作者科林·卡帕诺说:“双星中子星合并是信息的金矿”!“中子星含有可观测宇宙中密度最大的物质事实上,它们非常紧凑。你可以把整颗恒星想象成一个单独的核,并把它放大到一个城市的大小。通过测量这些对象的属性,我们可以理解亚原子管理的基本物理原理。阿尔伯特·爱因斯坦研究所汉诺威

研究小组组长巴德里·克里希南说:“我们发现一颗典型的中子星大约是太阳的1.4倍大,半径约为11公里。“我们的结果将半径限制在10.4公里到11.9公里之间,这是比以前的结果更严格的两个重要因素。“

中子星是天文学家能直接观察到的最致密的东西。根据新的发现,地球近一半的质量可以撞击整个22公里的地球。这幅插图将中子星的大小与德国汉诺威的大小进行了比较,汉诺威是阿尔伯特·爱因斯坦研究所汉诺威的故乡。

对中子星融合成一个天宝宝库

中子星是致密的,它是超新星爆炸的残留物。它们大约有一座城市那么大,是我们太阳质量的两倍。富中子物质的极端密度是如何未知的,而且在地球上的任何实验室都不可能创造这样的条件。物理学家已经提出了各种模型(状态方程),但是对自然界中中子星(如果有的话)的正确描述是未知的。两颗激发中子星

合并的数字相关模拟高密度是橙色,低密度是蓝色。

数字相关模拟:迪特里希(马克斯·普朗克引力物理研究所)与BAM的合作;科学可视化:迪特里希,奥索金,菲弗,佩弗,博南诺(马克斯·普朗克引力物理研究所)两颗中子星的合并是最令人兴奋的天体物理事件,通过它可以更接近地探测到更多的极端条件和核物理基础。例如,GW170817在2017年8月观测到引力波的波动和整个电磁波的频谱由此,科学家可以依次探测中子星的物理成分,比如它们的半径和质量。

研究小组使用了描述亚原子粒子在中子星内部高密度相互作用的第一原理描述模型。根据该团队的说法,在长度的理论计算中,在数亿光年之外观察到的天体只有惊人的万亿分之一毫米。

“这有点不可思议,”卡普亚说。“1200万年前恐龙遍布地球时,两个城市大小的天体在1万亿公里之外的一个星系中碰撞而成。因此,我们正把注意力转向亚原子物理学。“中子星有多大?研究人员已经使用第一个原理来预测中子星的所有可能的状态方程,这些方程是从原子物理学中推导出来的。在所有可能的方程中,研究人员选择的基础是他们能够解释不同的物理观察现象。他们之所以选择这个模型,是因为

与LIGO的Virgo处女座公布的观测到的重力波数据一致

由于中子星合并,可以产生生命周期短的超大质量中子星。

能够符合从观测中子星GW170817已知的最大质量电磁波数据的约束条件

这不仅使研究人员能够获得致密物质的准确物理信息,也是迄今为止中子星最严格的体积范围。斯蒂芬妮·布朗是美国工程师学会汉诺威(阿尔伯特·爱因斯坦研究所)的博士生,也是

未来引力波观测和“多重信使”出版物的合著者,他说:“这些结果令人兴奋,不仅因为我们现在可以大大改进中子星半径的测量,还因为它让我们看到双星合并后中子星的最终命运。“最新的结果显示,LIGO和处女座的灵敏探测器可以通过类似于中子星合并的事件,轻易地将双中子星或双黑洞的合并与引力波区分开来。在GW170817事件中,电磁波谱的观测对区分上述两者起着至关重要的作用。同时,

研究小组发现,对于“混合合并”(中子星和黑洞的合并),很难通过单独的引力波合并观测将它们与双黑洞区分开来。然而,电磁波谱观测或联合引力波观测在区分两者中起着关键作用

,然而,新的结果也表明,对混合二进制合并的“多信使”观察不太可能发生。卡帕诺解释道:“我们已经证明,在大多数情况下,中子星宁愿吞噬整个黑洞,也不愿被它撕成碎片。”只有当黑洞非常小或快速旋转时,它才能在吞噬之前扰乱中子星,只有在这种情况下,我们才能期望看到比引力波更多的东西。“

光线超前

在未来十年,现有的探测器将变得更加灵敏,新的探测器也将开始执行探测任务研究小组期望更强的引力波探测和可能的双中子星结合“多信使”观测。每一次合并都是进一步研究中子星和核物理的宝贵机会。


参考

1。维基百科全书

2。天文术语

3。山姆·冯·爆米花-aei

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