Neutronų Žvaigždės

Erdvės trukmės drebėjimai: Pirmą kartą astronomai pamato juodąją skylę, valgančią neutronų žvaigždę

Pirmą kartą astronomai aptiko baisiausią dalyką Visatoje, valgantį antrą baisiausią dalyką: juodąją skylę, kuri praryja neutronų žvaigždę.

Tai vienu metu yra vienas iš šauniausių ir labiausiai stuburą sujaudinančių tyrimų rezultatų, apie kuriuos kada nors rašiau. Sujungus šiuos du tankiausius Visatos objektų tipus, susidaro a kolosalus sprogimas, tačiau visiškai tamsus. Vienintelis būdas jį aptikti, nes jis tiesiogine prasme sukrėtė erdvėlaikio audinį .

Dar geriau? Vos po dešimties dienų astronomai aptiko antrąjį.



Baisius įvykius rado „LIGO-Virgo“ bendradarbiavimas , įrenginiai, skirti aptikti gravitacinės bangos , faktiniai erdvėlaikio audinio raibuliai. Einšteinas prognozavo, kad šias bangas sukels bet kuri pagreitinta masė, tačiau jos yra per mažos amplitudės ir purios, kad jas būtų galima aptikti, nebent objektas būtų masyvus, tankus ir stipriai pagreitintas.

Tačiau susiliejus juodosioms skylėms ar neutronų žvaigždėms, objektai, kurių skersmuo yra tik keli kilometrai, bet masė tiek pat, kiek žvaigždės, yra pagreitinti vienas kitą taip, kad sutraiškytų sielą, pakanka aštrių gravitacinių bangų. Šios bangos plečiasi į išorę šviesos greičiu, tačiau susilpnėja su atstumu. Mes galime juos aptikti nuo šimtų milijonų ar milijardų šviesmečių, tačiau iki to laiko jie taip susilpnėjo, kad erdvėlaikis tęsiasi labai mažai, todėl jie buvo prognozuoti prieš šimtmetį, bet pirmą kartą nebuvo aptikti iki 2015 m. Aš turiu išsamią informaciją apie pirmąjį svarbų atradimą ir kaip visa tai veikia to meto straipsnyje).

Meno kūrinys, vaizduojantis neutronų žvaigždės (dešinėje) ir juodosios skylės (kairėje) susijungimą. Kreditas: Carlas Knoxas („OzGrav“)Priartinti

Meno kūrinys, vaizduojantis neutronų žvaigždės (dešinėje) ir juodosios skylės (kairėje) susijungimą. Kreditas: Carlas Knoxas („OzGrav“)

superžmonių komiko karaliavimas

Nuo to laiko buvo matyti dešimtys įvykių, daugiausia susiliejančių juodųjų skylių porų, nors neutronų žvaigždžių susiliejimai buvo pastebėti ir du kartus. Tačiau iki šiol nebuvo pastebėta, kad juodosios skylės suvalgytų neutronų žvaigždę - iš tikrųjų mūsų galaktikoje niekada nebuvo aptikta jokios juodosios skylės/neutronų žvaigždės dvejetainės sistemos!

Įvykiai buvo aptikti 2020 m. Sausio 5 d. Ir 2020 m. Sausio 15 d. Ir vadinami atitinkamai GW200105_162426 ir GW200115_042309 ( GW gravitacinei bangai, o tada skaičiai yra skirti jų aptikimo datai ir paros laikui). Pirmasis (pavadinkime jį GW200105) buvo stiprus signalas, tačiau aiškiai matomas tik viename iš trijų detektorių (antra tuo metu buvo išjungta, o trečioje - silpnai matoma). Antrasis (GW200115) buvo matomas visuose trijuose*.

Kai gravitacinė banga praeina per Žemę, bangų forma ir stiprumas daug ką pasako apie jas sukūrusią sistemą. Abu įvykiai buvo statistiškai reikšmingi (tai reiškia, kad astronomai mano, kad jie yra tikri), ir abiem atvejais dviejų susiliejančių objektų masė buvo gana maža.

Neutronų žvaigždė yra neįtikėtinai maža ir tanki, supakuojanti Saulės masę į vos kelių kilometrų skersmens rutulį. Šis meno kūrinys vaizduoja vieną, palyginti su Manhetenu. Kreditas: NASAPriartinti

Neutronų žvaigždė yra neįtikėtinai maža ir tanki, supakuojanti Saulės masę į vos kelių kilometrų skersmens rutulį. Šis meno kūrinys vaizduoja vieną, palyginti su Manhetenu. Kreditas: NASA Goddardo kosminių skrydžių centras

Dviejų komponentų, kurie susiliejo į GW200105, masė buvo 8,9 ir 1,9 karto didesnė už Saulės masę (kai neapibrėžtumas atitinkamai buvo apie 1,3 ir 0,3 karto didesnė už Saulės masę). Pirmasis komponentas patenka į juodosios skylės teritoriją - minimali tokio tipo juodosios skylės masė, mūsų manymu, yra maždaug 2,8 karto didesnė už Saulės masę . Antrasis, nors ir yra žemiau šios ribos, taip yra beveik neabejotinai neutronų žvaigždė : neįtikėtinai tanki didžiulės žvaigždės šerdis po to, kai žvaigždė sprogo kaip supernova. Neutronio sfera (taip vadinama ši medžiaga), kurios dydis yra gumbas, sveria tiek pat, kiek kiekvienas žmogus Žemėje kartu .

Tas pats pasakytina ir apie antrąjį įvykį, GW 200115: masė yra 5,7 (± 2) ir 1,5 (± 0,5) arba didesnė už Saulės masę. Taigi vėl gana aiškiai juodoji skylė ir neutronų žvaigždė.

Abi sistemos gyvenimą pradėjo kaip dvi normalios, bet didžiulės žvaigždės, besisukančios aplink vienas kitą. Vienas greičiausiai buvo maždaug 20 kartų didesnis už Saulės masę. Jis greitai baigė branduolinį kurą, tikriausiai tik per kelis milijonus metų. Tada ji išsipūtė iki raudonos milžiniškos žvaigždės (kaip Antares ar Betelgeuse). Jis buvo toks didelis, kad greičiausiai trumpam apėmė ar beveik apėmė bendražygę, ir ta antroji žvaigždė būtų ištraukusi daug masės nuo pirmosios žvaigždės, todėl ji taptų masyvesnė.

Tada pirmoji žvaigždė sprogo, sudarydama juodąją skylę. Galiausiai antroji žvaigždė taip pat sprogo, sudarydama neutroninę žvaigždę (arba, priklausomai nuo pradinės masės ir kaip greitai viena medžiaga prarado kitą, tai galėjo būti atvirkščiai). Bet kuriuo atveju liko neutroninė žvaigždė, skriejanti aplink juodąją skylę.

pamišęs skrybėlininkas Džonis Depas

Jei sistemoje būtų trečioji žvaigždė, ji galėjo išjudinti abu pusiausvyrą ir priartinti orbitą. Arba gali būti, kad per milijardus metų abu skriejant skleidė silpnas gravitacines bangas, prarado energiją ir lėtai sukosi. Bet kuriuo atveju, galiausiai jie buvo pakankamai arti vienas kito ir BANG. Juodoji skylė prarijo neutronų žvaigždę.

voras į voratinklio netflix

Beje, jei įdomu: kas liko po šio įvykio, tai masyvesnė ir didesnė juodoji skylė. Tai yra visos juodosios skylės dalis: patekite ir dabar esate juodosios skylės dalis.

Sunku suvokti tokios sistemos orbitinę energiją prieš tą paskutinį momentą. Aplink vienas kitą sukasi du objektai, kurių bendra masė yra kelis kartus didesnė už Saulės masę beveik beveik šviesos greičiu. Ši energija turi kažkur eiti, kai abu susilieja. Kur tai vyksta, tai erdvės laiko purtymas.

Kai taip atsitinka, dalis sistemos masės paverčiama tiesiogiai gravitacinių bangų energija. Tai yra didžiulis energijos kiekis. Šiais dviem naujais atvejais maždaug pusė Saulės masės buvo paversta energija. Atminkite, kad tai daroma naudojant lygtį E = mc^2, o šviesos greitis kvadrate yra labai, labai didelis skaičius. Paskutinės akimirkos truko vos kelias sekundes, tačiau sukurtos energijos kiekis buvo maždaug 1 00 kvintilijonų kartų bendras Saulės šviesumas (10dvidešimt) per tą patį laiką!

Tačiau beveik neabejotinai buvo visiškai tamsu. Šviesa apskritai nebuvo skleidžiama (blykstės nematė bent jokie teleskopai ir nebūtinai buvo tikimasi). Visa energija pateko į gravitacines bangas. Abu įvykiai buvo maždaug už milijardo šviesmečių, ir per tą didžiulį atstumą signalai labai susilpnėjo. Kai jie čia atvyko, jie vos šnabždėjo. Tiesą sakant, šnabždesys šalia detektorių sukeltų daug didesnį signalą nei šie įvykiai.

Tokie susijungimai yra svarbūs, nes mes tikrai nesuprantame, kaip susidaro juodosios skylės ir neutronų žvaigždžių sistema arba kaip ji vystosi laikui bėgant. Vien tik pamatę šiuos įvykius, mes žinome, kad šios dvejetainės sistemos egzistuoja - gera pradžia - ir kaip dažnai jos vyksta mūsų vietos erdvėje (iš jų mes tikėjomės, kad maždaug 2 milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų kas savaitę vyksta maždaug vienas susijungimas). Jei bus aptikta daugiau, astronomai padės išsiaiškinti, kaip elgiasi šie didžiuliai žvaigždžių dvejetainiai failai.

Kas yra puiku! Kol jie toli. Man toks įvykis tinka, kai jis vyksta kitoje galaktikoje. Netgi arčiau būtų šaunu, kad gautumėte geresnį signalą ir galėtumėte geriau jį analizuoti. Bet kai vienas kosminis monstras valgo kitą, koks nuostabus ir šaunus, manau, aš neprieštarauju, kad sėdėčiau iš nosies.


* 2019 metais buvo aptiktas panašus įvykis, kai didžiulė juodoji skylė susijungė su greičiausiai labai mažos masės juodąja skyle. Gali būti, kad antrasis objektas buvo nepaprastai masyvi neutronų žvaigždė, tačiau gana mažai tikėtina.



^