Ученые установили, что три Нейтронные звездырожденная в огнях других взрывающихся звезд, остыла удивительно быстро, приблизив нас к пониманию экзотической природы материи внутри ядер этих экстремальных объектов.
Открытие было сделано испанской командой под руководством Алессио Марино из Института космических наук (ICE–CSIC) в Барселоне с использованием европейских и американских космических телескопов, работающих с рентгеновским светом.
Нейтронная звезда — это коллапсировавшее ядро исчезнувшей массивной звезды. сверхноваяи может содержать примерно в три раза больше Масса нашего Солнца Его сферический размер составляет около 6,8 миль (11 км) в поперечнике. Вся эта материя, сжатая в такое маленькое пространство, означает, что нейтронные звезды относятся к числу самых плотных концентраций материи в известной Вселенной, уступая только черные дыры. Чтобы сделать это утверждение более актуальным, рассмотрим, как столовая ложка вещества нейтронной звезды соотносится с массой горы Эверест.
Эта экстремальная природа также означает, что физика, определяющая внутреннее устройство нейтронных звезд, остается загадочной. Эти объекты первоначально назывались нейтронными звездами, потому что их вещество было разрушено до такой степени, что стало отрицательно заряженным. Электроны И положительно заряжен Протоны Они сжимаются вместе, преодолевая электростатическую силу между ними, образуя объект, полностью заполненный нейтральным веществом. Нейтроны. Глубоко внутри ядра нейтронной звезды материя может быть измельчена в еще большей степени, образуя невиданные ранее экзотические частицы, такие как гипотетические гипероны. Возможно, полагают ученые, или сами нейтроны могли бы разделиться внутри нейтронной звезды, создав суп из ВселеннаяФундаментальные частицы: Субатомные частицы.
Связанный: Странный космический объект, идентифицированный как останки взорвавшейся мертвой звезды
То, что происходит внутри нейтронной звезды, определяется уравнением состояния нейтронной звезды. Думайте об этом как о руководстве, которое определяет внутреннюю структуру и состав нейтронной звезды на основе таких факторов, как ее масса, температура и температура. магнитное поле И так далее, и так далее. Проблема в том, что у учёных есть буквально сотни вариантов того, каким может быть это уравнение состояния. Поскольку мы не можем повторить это Земля Условия внутри нейтронной звезды и проверка правильной модели во многом зависят от их соответствия тому, что говорят нам астрономические наблюдения.
Однако открытие трех нейтронных звезд с гораздо более низкими поверхностными температурами по сравнению с другими нейтронными звездами того же возраста дало важную подсказку, позволившую исследователям исключить три четверти возможных моделей уравнения состояния нейтронной звезды в одной из нейтронных звезд. звезды. Апоплексия. Две нейтронные звезды ПульсарыЭто быстро вращающиеся нейтронные звезды, излучающие в нашу сторону радиоструи. Третья нейтронная звезда в остатке сверхновой Вела-младшая не проявляет поведения пульсара, но это может быть связано с тем, что ее радиоджеты не направлены в нашу сторону.
Нейтронные звезды были открыты в рентгеновском диапазоне Европейское космическое агентство‘s Телескоп XMM-Ньютон И НАСА‘s Рентгеновская обсерватория Чандра.
«Замечательная чувствительность XMM-Ньютона и Чандры позволила не только обнаружить эти нейтронные звезды, но и собрать достаточно света, чтобы определить их температуру и другие свойства», — сказала Камилла Дьес, ученый XMM-Ньютон в Евразии. Об этом сообщает агентство.
Чем горячее становится нейтронная звезда, тем больше энергии рентгеновского излучения она излучает, а энергия рентгеновского излучения этих трех нейтронных звезд говорит нам, что они примерно такие же холодные, как и нейтронные звезды. Мы говорим «холодные», но нейтронные звезды по-прежнему исключительно горячие, их температура колеблется от 1,9 до 4,6 миллиона градусов по Цельсию (от 3,4 до 8,3 миллиона градусов по Фаренгейту). Однако, несмотря на свой молодой возраст, который колеблется от 840 до 7700 лет в зависимости от размера и скорости расширения остатков сверхновых вокруг них, они считаются исключительно холодными. Нейтронные звезды рождаются при температурах в сотни миллиардов или даже триллионов градусов, а по мере остывания другие нейтронные звезды аналогичного возраста имеют температуру в два раза выше, а иногда и выше, чем эта.
Нейтронные звезды могут охлаждаться посредством двух механизмов. Один из них — тепловое излучение от их поверхностей, которое позволяет тепловой энергии уходить в холод. космос. Другой Нейтрино Считается, что это излучение, которое крадет энергию из ядра нейтронной звезды, ответственно за быстрое охлаждение этой тройки нейтронных звезд.
Однако то, насколько быстро нейтронные звезды остывают в результате этих механизмов, зависит от уравнения состояния.
«Молодой возраст и холодная температура поверхности этих трех нейтронных звезд можно объяснить только механизмом быстрого охлаждения», — сказал Нанда Ри, научный сотрудник Института космических наук и Института космических исследований Каталонии. заявление. «Поскольку усиленное охлаждение может быть активировано только определенными уравнениями состояния, это позволяет нам исключить большую часть возможных моделей».
И они не просто сделали это; По оценкам команды, после этого результата три четверти всех возможных моделей могут быть отброшены. Исследователи смогли определить это, рассчитав крутые кривые, которые, по сути, представляют собой графики, показывающие, насколько холодны нейтронные звезды по сравнению с нейтронными звездами. время. Форма кривой сильно зависит от свойств нейтронных звезд, таких как масса и напряженность магнитного поля, поэтому с помощью машинного обучения команда рассчитала диапазон параметров, которые лучше всего описывают каждую кривую охлаждения, а затем сопоставила их с потенциальными уравнениями состояния. посмотреть, какие из них все еще совпадают, а какие можно отбросить, потому что не было возможности сопоставить данные.
Этот процесс сузил диапазон возможных уравнений состояния, но результаты относятся не только к характеристикам нейтронов. звезды. Материя ведет себя на субатомных масштабах при экстремальном давлении, экстремальной температуре и огромной гравитации. Количество Эффекты тоже. В настоящее время ученым не хватает Квантовая теория гравитацииУравнение состояния нейтронных звезд может поставить нас на путь создания квантовых эффектов и высокой радиации.сила тяжести Наконец-то физика вместе как одна теория.
Результаты описаны в статье, опубликованной 20 июня в журнале Nature Astronomy.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
Ученые раскрыли секреты потери морских звезд и возобновления роста конечностей
Комплексное мероприятие сообщества людей с деменцией в Ратуте, посвященное Всемирному месяцу борьбы с болезнью Альцгеймера.
Новое исследование массивного надвига предполагает, что следующее большое землетрясение может быть неизбежным