Sterrekunde

Hoe groot sou die supernova wees as 'n neutronster met 'n ander neutronster bots?

Hoe groot sou die supernova wees as 'n neutronster met 'n ander neutronster bots?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

As twee neutrone wat om die baan wentel, sou bots, hoe groot sou die supernova-ontploffing wees?

Sou 'n nuwe swart gat of 'n nuwe supernova-oorblyfsel gevorm word?


Wanneer twee neutronsterre bots, word die resulterende supernova 'n 'kilonova' genoem, wat baie meer energie lewer as 'n gewone supernova. Boonop word swaarder elemente gevorm, soos goud, platinum, ens. Ander gevolge van hierdie botsing sluit in 'n gammastraling en / of swaartekraggolwe. Die voorwerp wat na die gebeurtenis gevorm word, kan 'n swaarder neutronster wees, of 'n swart gat (as die massa van die samesmelting die maksimum massa van 'n neutronster oorskry, ongeveer 3 sonmassas).

Op die oomblik het ons nog nie 'n samesmelting van neutronsterre opgespoor wat met die blote oog sigbaar is nie; byna almal het in verskillende sterrestelsels, miljarde ligjare weg, voorgekom. Ek hoop hierdie help.


Grootste Supernova wat ooit gesien is, kan fisika van sterre herskryf

'N Enorme supernova wat deur die Gaia-satelliet raakgesien word, is miskien die massiefste wat sterrekundiges ooit gesien het. Hierdie geweldige uitbarsting, 'n miljard ligjare van die aarde af, kan dit wat ons weet oor die dood van die grootste sterre in die heelal, herskryf.

Die ster, genaamd SN2016iet, het uitgebars voordat die plant- of dierelewe op land ontwikkel het, op 'n tydstip toe elke kontinent nog saamgevoeg is tot een massiewe superkontinent, Rodinia. Die lig van die gebeurtenis, wat byna 300 000 kilometer per sekonde na die aarde jaag (meer as 186 000 myl per sekonde), is die eerste keer op 14 November 2016 deur die Gaia-ruimtetuig gesien.

Na drie jaar se studie het navorsers nou vasgestel dat hierdie ontploffing die massiefste supernova was wat nog ooit aangeteken is. Hierdie skaal van hierdie supernova kan vereis dat fisici die wette van die fisika wat hierdie uitbarstings beheer, moet herskryf.

“Toe ons die eerste keer besef hoe buitengewoon SN2016iet my reaksie is 'wie - is daar iets verkeerd verkeerd gegaan met ons data?' Na 'n ruk het ons vasgestel dat SN2016iet 'n ongelooflike raaisel is, geleë in 'n voorheen ongekatalogiseerde sterrestelsel, een miljard ligjare van die aarde af. , ”Sê Sebastian Gomez, nagraadse student aan die Harvard Universiteit.

Hierdie lid van 'n binêre stelsel het 54.000 ligjare om die middelpunt van sy sterrestelsel waarin dit gevorm het, en het meer as 200 keer die massa van ons eie son bevat.

Miljoene jare voor die ontploffing het die ster 'n groot deel van sy massa afgeskud, insluitend 35 sonmassas materiaal wat in die laaste tien jaar verlore geraak het. Ten tyde van die supernova het die sterwende ster nog steeds tussen 55 en 120 keer soveel massa as die son besit. Dit veroorsaak 'n reuse-ontploffing, die grootste wat ooit deur sterrekundiges aangeteken is.

Toe die skokgolf van die titaniese ontploffing die omhulsel van materiaal wat voorheen deur die ster afgegooi is, bereik, het die impak gelei tot 'n tweede skokgolf wat deur die stelsel gejaag het.

Live Big, Die Young

Die natuurlike lewensduur van 'n ster word slegs bepaal deur die massa daarvan, met die massiefste sterre wat die kortste lewens leef. Die ster van die bek wat SN2016iet gevorm het, het net 'n paar miljoen jaar voor sy wonderlike afsterwe bestaan. Daarteenoor het die son ongeveer 4,5 miljard jaar gelede gevorm en sal dit ongeveer dieselfde tyd skyn voordat waterstofbrandstof opraak.

Die ster wat die SN2016iet-supernova gevorm het, was 'n skelm ster - ver van sy tuisdwergstelsel. Toe SN2016iet die einde van sy lewe bereik het, het die supermassiewe ster in die loop van 'n paar miljoen jaar ongeveer 85 persent van sy massa na die ruimte gestort. Hierdie proses het 'n "kokon" van gas rondom die ster gevorm. Toe die ster ontplof, bereik die kragtige ontploffing van die gebeurtenis die omhullende gas en vorm dit 'n tweede skokgolf.

Teleskope aan die Fred Lawrence Whipple-sterrewag in Amado, Arizona en die Magellan-teleskope in Chili, was besig om hierdie uiters ongewone supernova te bestudeer wat deur GAIA gerapporteer is. Alles omtrent hierdie sterre-uitbarsting het bisar gelyk.

'Alles van hierdie supernova lyk anders - sy helderheidsverandering met verloop van tyd, sy spektrum, die sterrestelsel waarin dit geleë is, en selfs waar dit in sy sterrestelsel geleë is. Ons sien soms supernovas wat in een opsig ongewoon is, maar andersins normaal is, is dit uniek op elke moontlike manier, 'Edo Berger, professor in sterrekunde aan die Harvard Universiteit en medeskrywer van 'n studie oor die ontdekking gepubliseer in Die Astrofisiese Tydskrif, lui.

Sterrekundiges wat die uitbarsting bestudeer het opgemerk dat groot hoeveelhede energie gedurende 'n lang tydperk vrygestel is. 'N Ongewone chemiese samestelling en die feit dat die ontploffing in 'n metaalarm omgewing plaasgevind het, het alles bygedra tot die ongewone aard van hierdie supernova. Sterrekundiges het gou besef dat dit 'n tipe supernova was wat dekades gelede die eerste keer gepostuleer is, maar nog nooit tevore gesien is nie.

Hierdie ontploffing was die eerste paar-onstabiliteit-supernova wat nog ooit aangeteken is. Hierdie langteoretiese gebeure vind plaas wanneer elektron en positrone (elektrone van anti-materie) interne druk tydelik verminder, wat lei tot weglopende kernreaksies in die kern. Die gevolglike ontploffing vernietig die ster heeltemal en laat niks agter nie. Gewoonlik wanneer supernovas van hierdie tipe ontplof, word 'n ultra-digte neutronster of swart gat agtergelaat. Daar word vermoed dat ontploffings van hierdie variëteit slegs voorkom in uiters massiewe sterre wat in metaalarm sterrestelsels woon, soos die vroegste families van sterre.

Dit het alles begin met 'n oerknal - BANG!

Toe sterre 'n paar honderd miljoen jaar na die oerknal die eerste keer gevorm het, was die meeste massiewe voorwerpe wat in klein protogalaksies bestaan ​​het. Hierdie prototipe sterrestelsels, wat net 30 tot 100 ligjare in deursnee is, sou 'n groot aantal massiewe sterre gehuisves het, wat gedoem is om hul kort lewens in 'n groot supernova-ontploffing, soos SN2016iet, te beëindig.

Toe die heelal die eerste keer genoeg afgekoel het vir materie om te bestaan, was byna al die materiaal wat gevorm is waterstof en helium (en 'n spoor van litium). Elke element wat swaarder as dit is, is geskep in samesmeltingsreaksies van sterre, en alles wat swaarder as yster is, kom van supernova-uitbarstings. Hierdie elemente is na die ruimte versprei deur titaniese ontploffings van supernovas.

Al die lewe op aarde hang af van ses elemente - koolstof, waterstof, stikstof, suurstof, fosfor en swael. Sonder die elemente wat deur sterre geproduseer word, sou die lewe (waarskynlik) nie bestaan ​​nie. Ons is waarlik van sterre gemaak.

“Die stikstof in ons DNA, die kalsium in ons tande, die yster in ons bloed, die koolstof in ons appeltert is in die binnekant van ineenstortende sterre gemaak. Ons is van sterrestof gemaak. ”
- Carl Sagan, Kosmos

Data van hierdie massiewe supernova kan sterrekundiges help om die dood van massiewe sterre in die antieke heelal te verstaan.

Die meeste supernovas vervaag na 'n paar maande, maar navorsers glo dat energie van hierdie gebeurtenis jare lank sigbaar sal wees en astronome 'n magdom inligting sal bied oor hierdie glorieryke, selde supernova-klas.

D id wat jy van hierdie artikel hou? Teken in op Die nuusbrief vir die kosmiese metgesel!


Wetenskaplikes kyk hoe 'n swart gat met 'n neutronster bots

As 'n swart gat en 'n neutronster bots, kan dit die ruimte met edelmetale soos goud en platinum stort terwyl dit radioaktiewe elemente uitspuug.

Wetenskaplikes het dit in rekenaarsimulasies gesien toe hulle probeer leer wat gebeur as hierdie twee digte voorwerpe saamsmelt. Hulle hoop dat hulle die resultate van hierdie botsings kan voorspel, hulle sal help om die ware ding te vind as hulle die lug met hul instrumente skandeer en die rol van neutronsterre in die heelal beter sal begryp.

Vir 'n botsing tussen 'n swart gat en 'n neutronster, moet daar eers 'n oerknal wees - 'n neutronster is wat oorbly nadat 'n massiewe, ou ster in 'n supernova ontplof het, die grootste soort ontploffing in die buitenste ruimte. Die ingevoude sterkern wat agterbly, is die neutronster.

Dit is ook moontlik dat neutronsterre self verder ineenstort om swart gate te skep. Hoe dit ook al sy, beide neutronsterre en swart gate is ongelooflik dig, met geweldige massas verpak in relatief klein ruimtes. As hulle bymekaarkom, is die resultaat kragtig.

Die internasionale span wetenskaplikes het hul bevindings in twee studies in die tydskrif Classical and Quantum Gravity uiteengesit, met een referaat wat fokus op wat gedurende die eerste millisekondes van die botsing plaasvind, en die ander op die volgende, aangesien materiaal uitgegooi word en onmiddellik 'n skyf vorm die ongelukswebwerf.

Die resultate van die simulasies was uiteenlopend, met sommige deurlopings van die botsings wat getoon het dat die swart gate die neutronsterre heeltemal verteer het, en ander het gewys dat dit verskillende hoeveelhede materiaal na die maaltyd uitborrel, het die Lawrence Berkeley National Laboratory van die Departement van Energie berig. Wanneer die twee voorwerpe kragte saamsnoer, verander dit in een groter swart gat, en daardie monster kan van die materiaal wat uitgespuug is, opvreet of van die radioaktiewe materiaal daar laat hang in ''n uiters digte, dun, donutvormige stralekrans van materie ”wat vinnig versprei.

Swaar elemente is waarskynlik in die uitgestote stof, insluitend goud, platinum en radioaktiewe elemente.

Volgens die laboratorium gaan die simulasies oor meer as net die skep van 'n grusame beeld van 'n enorme ongeluk. Hulle is ook daarop ingestel om swaartekraggolwe op te spoor - steurnisse in die ruimtetyd wat voortspruit uit gewelddadige gebeure - wat die gevolg is van hierdie botsings, sodat wetenskaplikes eendag na die regte ding kan kyk en meer oor ons heelal kan leer. Daar is onlangs ontdek dat swaartekraggolwe gekoppel is aan twee swart gate wat saam neerstort, hoewel 'n botsing tussen 'n swart gat en 'n neutronster nie swaartekraggolwe sou skep nie.

"Ons probeer meer beweeg om modelle te maak van die swaartekraggolfseine wat deur hierdie samesmeltings geproduseer word," het die navorser Francois Foucart in die laboratoriumverklaring gesê.

Die bevindings kan ook insig bied oor die gevolglike gammastraalbarstings en radioaktiewe materiaal wat teleskope kan optel tydens die skandering van die lug.

Volgens die laboratorium sal die sterrekundiges wat die heelal op soek is na werklike botsings, help om te kyk na materie wat uitgespuug word wanneer hierdie gesimuleerde voorwerpe inmekaar val, insluitend die spoed, grootte en samestelling daarvan.

Neutronsterre is ook nogal geheimsinnig, en 'n beter begrip van hoe hulle verskeur in 'n botsing met 'n swart gat kan wetenskaplikes 'n venster in hul struktuur gee.

"Met verbeterde modelle," het die wetenskaplike Daniel Kasen in die verklaring gesê, "is ons beter in staat om die waarnemers presies te vertel watter ligflitse die seine is wat hulle soek."


Wat gebeur wanneer neutronsterre bots?

'N Pragtig elegante visualisering van miskien een van die wreedste gebeure wat in die heelal kan voorkom, is deur NASA bekendgestel. Hierdie superrekenaarsimulasie, vervaardig deur die Albert Einstein Instituut, toon aan wat gebeur as twee neutronsterre bots en 'n swart gat vorm.

Neutronsterre is een van verskeie moontlike eindes vir 'n ster. Hulle vorm wanneer 'n groot ster, ongeveer 8 tot 30 keer die massa van ons son, in 'n supernova ontplof. Hulle het slegs die grootte van die stad, ongeveer 20 kilometer in deursnee, maar die grootte is nie alles nie en hulle pak beslis 'n slag met 'n massa van ongeveer 1,4 keer die van ons son. Om dit in perspektief te plaas, sou 'n kubieke sentimeter neutronsterstof meer weeg as die berg Everest.

Wanneer neutronsterre bots, volg 'n skouspelagtige gebeurtenis. In hierdie simulasie plaas wetenskaplikes 'n paar neutronsterre wat nie ooreenstem met 'n gewig van 1,4 en 1,7 sonmassas nie, en hulle sien hoe die noodlottige gebeurtenis afspeel. Terwyl die sterre na mekaar toe draai, draai geweldige gety-kragte die korsies van die sterre om en die kleiner ster ontplof en spuit sy warm en digte inhoud wat dan om die stelsel begin draai. Namate die sterre saamsmelt, laat die oorweldigende massa wat die groter ster verwerf, ineenstort en word 'n swart gat gebore.

Kyk hoe die betowerende simulasie hieronder volledig ontvou:

Hierdie gebeure is veral interessant omdat wetenskaplikes glo dat dit kort gammastraalbarstings (GRB's) tot gevolg kan hê. Hierdie kort GRB's is geweldige sarsies wat dieselfde hoeveelheid energie uitstraal as wat al die sterre in ons hele sterrestelsel in 'n jaar binne slegs 2 sekondes produseer. Aangesien hierdie gebeure binne 'n oogwink verby is, is dit 'n groot uitdaging om dit in die ruimte waar te neem, maar die vinnige missie van NASA het die GRB-nasleep vasgelê, wat gelei het tot 'n beduidende toename in ons begrip van hierdie gebeure. & # XA0


Black Bole-Neutron Star Botsings kan uiteindelik die verskillende metings oor die uitbreidingsyfer van die heelal bepaal

As u die afgelope paar jaar die ontwikkelinge in die sterrekunde gevolg het, het u dalk gehoor van die sogenaamde & # 8220crisis in kosmology, & # 8221 wat sterrekundiges laat wonder of daar nie iets fout is met ons huidige begrip van die heelal nie. . Hierdie krisis draai om die tempo waarteen die Heelal uitbrei: metings van die uitbreidingstempo in die huidige Heelal strook nie met die metings van die uitbreidingstempo gedurende die vroeë Heelal nie. Daar is geen aanduiding waarom hierdie metings dalk nie saamstem nie, maar sterrekundiges het nie die kans om die verskil te verklaar nie.

Die eerste stap in die oplossing van hierdie raaisel is om nuwe metodes uit te toets om die uitbreidingstempo te meet. In 'n artikel wat verlede week gepubliseer is, het navorsers aan die University College in Londen (UCL) voorgestel dat ons 'n nuwe, onafhanklike maatstaf van die uitbreidingstempo van die heelal kan skep deur sterrebotsings met swart gat-neutronen te waarneem.

Laat ons vir 'n minuut rugsteun en bespreek waar dinge nou staan. As ons na die heelal kyk, lyk dit asof sterrestelsels wat verder weg is, vinniger van ons af wegbeweeg as nader, omdat die ruimte self uitbrei. Dit word uitgedruk deur 'n nommer bekend as die Hubble-konstante, wat gewoonlik geskryf word as die snelheid (in kilometer per sekonde) van 'n sterrestelsel wat een megaparsek (Mpc) weg is.

Een van die beste maniere om die Hubble-konstante te meet, is om voorwerpe bekend as Cepheid-veranderlikes waar te neem. Cepheids is sterre wat gereeld ophelder en verdof, en hul helderheid pas toevallig ooreen met hul tydperk (die tyd wat dit neem om weer te verdof en te verhelder). Die reëlmatigheid van hierdie voorwerpe maak dit moontlik om hul afstand te skat, en 'n opname van baie Cepheids gee ons 'n Hubble-konstante van ongeveer 73 km / s / Mpc. Tipe 1A-supernovas is 'n ander algemene voorwerp met 'n bekende helderheid, en hulle gee ook 'n Hubble-konstante wat ongeveer 73 km / s / Mpc sweef.

Aan die ander kant kan u die uitbreiding van die heelal gedurende sy vroegste fase meet deur die nagloed van die oerknal, wat bekend staan ​​as die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling (CMB), waar te neem. Ons beste meting van die CMB is geneem deur die Europese ruimteagentskap & # 8217; s Planck-ruimtetuig, wat sy finale data in 2018 vrygestel het. Planck het 'n Hubble-konstante van 67,66km / s / Mpc waargeneem.

Geskatte waardes van die Hubble-konstante. Swart stel metings voor van Cepheids / Type 1A Supernovae (73 km / s / Mpc). Rooi stel CMB-metings van die vroeë heelal voor (67 km / s / Mpc). Blue toon ander tegnieke waarvan die onsekerheid nog nie klein genoeg is om tussen die twee te besluit nie. Krediet: Renerpho (Wikimedia Commons).

Die verskil tussen 67 en 73 is nie enorm nie, en op die eerste keer blyk die mees waarskynlike verklaring vir die verskil instrumentfout te wees. Deur daaropvolgende waarnemings is die foutstawe op hierdie metings egter genoegsaam vernou sodat die verskil statisties beduidend is. Inderdaad 'n krisis!

Hier is die plek waar UCL-navorsers wil optree. Hulle stel 'n nuwe metode voor om die Hubble-konstante te meet, wat geensins op die ander twee metodes steun nie. Dit begin met die meting van swaartekraggolwe: die rimpeling in die ruimtetyd wat veroorsaak word deur die botsing van massiewe voorwerpe soos swart gate. Die eerste swaartekraggolwe is eers onlangs, in 2015, opgespoor, en dit is nog nie met enige sigbare botsings geassosieer nie.

Soos hoofnavorser Stephen Feeney verduidelik, “het ons nog nie lig van hierdie botsings bespeur nie. Maar vooruitgang in die sensitiwiteit van toerusting wat gravitasiegolwe opspoor, tesame met nuwe detektors in Indië en Japan, sal lei tot 'n groot sprong vorentoe in terme van hoeveel van hierdie tipe gebeure ons kan opspoor. '

Gravitasiegolwe stel ons in staat om die ligging van hierdie botsings vas te stel, maar ons moet ook die lig van die botsings meet as ons die spoed daarvan wil meet. 'N Botsing met 'n swartgat-neutronster kan dalk net die soort gebeurtenis wees wat albei sou oplewer.

As ons genoeg van hierdie botsings sien, kan ons dit gebruik om 'n nuwe meting vir die Hubble-konstante te produseer.

Die LIGO Gravitational Wave detector in Louisiana. Beeldkrediet: Caltech / MIT / LIGO-laboratorium.

Die UCL-span het simulasies gebruik om te skat hoeveel swartgat-neutronstersterbotsings in die volgende dekade kan voorkom. Hulle het gevind dat die aarde se swaartekraggolfdetektore moontlik voor 2030 3000 daarvan sal optel, en ongeveer 100 van hulle sal waarskynlik ook sigbare lig produseer.

Dit sou genoeg wees. As sodanig kan ons teen 2030 'n splinternuwe meting van die Hubble-konstante hê. Ons weet nog nie of die nuwe meting ooreenstem met die CMB-meting, of met die Cepheid / Type 1A-meting nie, of nie met albei saamstem nie. Maar die resultaat, ongeag wat dit blyk te wees, sal 'n belangrike stap wees om die legkaart te ontrafel. Dit kan óf die krisis in die kosmologie tot rus laat kom, óf dit ernstiger maak, wat ons dwing om nader na ons model van die Heelal te kyk, en erken dat daar meer is wat ons nie van die Heelal weet nie as wat ons gedink het.

Stephen M. Feeney, Hiranya V. Peiris, Samaya M. Nissanke en Daniel J. Mortlock, & # 8220Prospects for Measuring the Hubble Constant with Neutron-Star – Black-Hole Fergers. & # 8221 Fisiese oorsigbriewe.

Voorgestelde afbeelding: 'n Swart gat wat 'n neutronster verslind. Krediet: Dana Berry / NASA.


Onwaarskynlikhede

Moenie & rsquot laat dit alles hou jou in die nag. Kilonovae is relatief skaars kosmiese verskynsels, wat na raming net een keer elke 10.000 jaar in 'n melkweg soos die Melkweg voorkom. Dit & rsquos omdat neutronsterre, wat deur supernovas geproduseer word, amper nooit as pare vorm nie. Gewoonlik ontvang 'n neutronster 'n stewige & ldquokick & rdquo van sy vormende supernova, soms is hierdie skoppe sterk genoeg om 'n neutronster heeltemal uit sy sterrestelsel te werp om teen 'n hoë snelheid onbepaald deur die kosmos te spuit. & ldquoWanneer neutronsterre gebore word, vra hulle dikwels hoë snelheid. Vir hulle om in 'n binêre te oorleef, is dit nie onomwonde nie, sê Fruchter. En die kans dat twee mekaar sal vind en saamsmelt nadat hulle onafhanklik gevorm het, is, by gebrek aan 'n beter termyn, astronomies laag.

Die binêre neutronsterre wat ons in ons sterrestelsel ken, is miljoene of miljarde jare van samesmelting. Enige plaaslike samesmelting van neutronsterre sal LIGO verbaas, aangesien die gebeure so skaars is, en sterrekundiges sal miskien nie eens die kilonova sien nie. Maar as 'n mens dit sou sien en mdashsay, sou een van die Melkweg & rsquos satellietstelsels en mdashit 'n goeie rede wees om na 'n teleskoop te hardloop om te sien hoe die flits en vervaag van 'n kort, briljante nuwe & ldquostar is. & Rdquo Die gevare is byna onbestaanbaar, maar nie die uitbetaling nie. : Ons generasie sterrekundiges het hul eie supernova 1987A om te dissekteer. & ldquo Dit is 'n eenmalige gebeurtenis, sê Frank. Dus, sou sy sê, sou ons so iets met al die wêreld- en astronomiese hulpbronne moes volg. & ldquo Ons moet onthou om verder te dink as die aanvanklike ontploffing, & rdquo voeg sy by. & ldquoStuff kan nog steeds gebeur en ons moet daarteen waak. & rdquo

Op die oomblik is sterrekundiges en rsquo-aandag in NGC 4993 op die kilonova vasgestel. Die beweging van die aarde en die rsquos het die son tussen ons en die verre sterrestelsel geplaas, maar die kilonova's en rsquos vervaag na die gloei. As ons siening klaar is, sal baie van die wêreld se teleskopiese oë in Desember weer na die klein hemelruim wat die samesmelting bevat, draai. Intussen sal vraestelle opgestel en gepubliseer word, loopbane geslaan word en reputasies verseker word. Die wetenskap sal verder optrek en wag en wag vir die volgende moontlike kykie na 'n kilonova, die fluistering van 'n samesmelting van 'n neutronster of, as ons gelukkig is, iets nuuts.


'N Normale ster is 'n groot bol gas, die swaartekrag trek dit saam en probeer om dit te laat ineenstort. Dit word eintlik gehou omdat dit regtig baie warm is. Op dieselfde manier dat, wanneer 'n gas warm is, dit uitbrei, kan die ster se temperatuur dit uitbrei en redelik groot bly.

Maar as die ster regtig oud word, kan dit ontplof: wat daartoe lei, is dat dit uiteindelik die meeste van sy brandstof verbrand het en dat dit effens afkoel. Dit begin onder sy eie swaartekrag ineenstort. Sterre wat massief genoeg is, begin dan die protone en elektrone verpletter om neutrone te vorm. Dit vorm 'n enorme atoomkern van die grootte van die ster, basies net neutrone, bekend as 'n neutronster.

'N Normale ster kan in 'n neutronster ineenstort. As 'n neutronster stadig meer en meer massa versamel, kan dit weer ineenstort waardeur die neutrone hulself nie kon onderhou nie. Dit sou begin saamdruk en dit sou so swaar en dig word dat dit in 'n swart gat sou verander.

'N Swart gat is waar u soveel massa op een plek kry, dit verdraai die ruimte so dat selfs die lig nie kan ontsnap nie, dit sal gebeur, ongeag die interne struktuur van die swart gat.

Ons weet niks van die binnekant van swart gate nie, en dit sal in werklikheid niemand buite die swart gat raak nie, so sover ons kan sien, is 'n swart gat sover as wat enigiets kan ineenstort.


Hoe botsende neutronsterre lig kan werp op universele raaisels

'N Belangrike deurbraak in hoe ons dooie sterrebotsings en die uitbreiding van die heelal kan verstaan, is gemaak deur 'n internasionale span onder leiding van die Universiteit van East Anglia.

Hulle het 'n ongewone pulsar ontdek - een van die magnetiese draaiende neutronster 'vuurtorings' in die diep ruimte wat hoogs gefokusde radiogolwe uit sy magnetiese pole uitstraal.

Die pas ontdekte pulsar (bekend as PSR J1913 + 1102) is deel van 'n binêre stelsel - wat beteken dat dit in 'n fel strakke baan met 'n ander neutronster toegesluit is.

Neutronsterre is die dooie sterreste van 'n supernova. Dit bestaan ​​uit die digste materie wat bekend is - hulle pak honderdduisende kere die aarde se massa in 'n sfeer van die grootte van 'n stad.

Oor ongeveer 'n halfmiljard jaar sal die twee neutronsterre bots en verstommende hoeveelhede energie vrystel in die vorm van swaartekraggolwe en lig.

Maar die pas ontdekte pulsar is ongewoon omdat die massas van sy twee neutronsterre heeltemal verskil - met die een veel groter as die ander.

Hierdie asimmetriese stelsel gee wetenskaplikes vertroue dat dubbele neutronster-samesmeltings belangrike leidrade sal bied oor onopgeloste raaisels in die astrofisika - insluitend 'n akkurater bepaling van die uitbreidingstempo van die heelal, bekend as die Hubble-konstante.

Die ontdekking, wat vandag in die tydskrif gepubliseer is Aard, is gemaak met behulp van die Arecibo-radioteleskoop in Puerto Rico.

Hoofnavorser dr Robert Ferdman, van die UEA's School of Physics, het gesê: "In 2017 het wetenskaplikes van die Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) die samesmelting van twee neutronsterre vir die eerste keer opgespoor.

"Die gebeurtenis het rimpels deur gravitasiegolf veroorsaak deur die weefsel van die ruimtetyd, soos Albert Einstein meer as 'n eeu gelede voorspel het."

Hierdie skouspelagtige gebeurtenis, wat bekend staan ​​as GW170817, is ook gesien met tradisionele teleskope by sterrewagte regoor die wêreld, wat die ligging in 'n verre sterrestelsel, 130 miljoen ligjare van ons eie Melkweg, geïdentifiseer het.

Dr Ferdman het gesê: "Dit het bevestig dat die verskynsel van kort gammastraalbarstings te wyte was aan die samesmelting van twee neutronsterre. En dit word nou beskou as die fabrieke wat die meeste van die swaarste elemente in die Heelal produseer, soos goud. "

Die krag wat gedurende 'n fraksie van 'n sekonde vrygestel word wanneer twee neutronsterre saamsmelt, is enorm - dit word beraam dat dit tien keer groter is as al die sterre in die heelal saam.

Die GW170817-gebeurtenis was dus nie verbasend nie. Maar die enorme hoeveelheid materiaal wat uit die samesmelting uitgestoot is en die helderheid daarvan, was 'n onverwagte raaisel.

Dr Ferdman het gesê: 'Die meeste teorieë oor hierdie gebeurtenis het aangeneem dat neutronsterre wat in binêre stelsels opgesluit is, baie dieselfde is.

"Ons nuwe ontdekking verander hierdie aannames. Ons het 'n binêre stelsel ontdek wat twee neutronsterre met baie verskillende massas bevat.

'Hierdie sterre sal oor 470 miljoen jaar bots en saamsmelt, wat na 'n lang tyd lyk, maar dit is slegs 'n klein fraksie van die wêreld se ouderdom.

'Omdat een neutronster aansienlik groter is, sal sy swaartekrag-invloed die vorm van sy metgeselle ster vervorm, en sodoende groot hoeveelhede materiaal wegstroop net voordat dit saamsmelt, en dit moontlik heeltemal kan ontwrig.

"Hierdie 'gety-ontwrigting' werp 'n groter hoeveelheid warm materiaal uit as wat verwag is vir binêre massa-stelsels met gelyke massa, wat 'n kragtiger emissie tot gevolg het.

"Alhoewel GW170817 deur ander teorieë verklaar kan word, kan ons bevestig dat 'n ouerstelsel van neutronsterre met aansienlik verskillende massas, soortgelyk aan die PSR J1913 + 1102-stelsel, 'n baie aanneemlike verklaring is.

"Miskien belangriker, die ontdekking beklemtoon dat daar baie meer van hierdie stelsels is - meer as een uit elke tien samevoegende dubbele neutronstersterbinaries."

Mede-outeur dr Paulo Freire van die Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Duitsland, het gesê: "So 'n ontwrigting sal astrofisici toelaat om belangrike nuwe leidrade te kry oor die eksotiese saak wat die interieur van hierdie ekstreme, digte voorwerpe uitmaak.

"Hierdie saak is steeds 'n groot raaisel - dit is so dig dat wetenskaplikes nog steeds nie weet waaruit dit eintlik bestaan ​​nie. Hierdie digthede is veel groter as wat ons kan reproduseer in laboratoriums op aarde."

Die ontwrigting van die ligter neutronster sal ook die helderheid van die materiaal wat deur die samesmelting uitgestoot word, verhoog. Dit beteken dat wetenskaplikes, saam met gravitasiegolfdetektors soos die Amerikaanse LIGO en die in Europa gebaseerde Maagdedetector, dit ook met konvensionele teleskope kan waarneem.

Dr Ferdman het gesê: "Opwindend kan dit ook 'n heeltemal onafhanklike meting van die Hubble-konstante moontlik maak - die tempo waarteen die heelal uitbrei. Die twee hoofmetodes om dit te doen is tans in stryd met mekaar, dus dit is 'n belangrike manier om die dooie punt te breek en in meer besonderhede te verstaan ​​hoe die Heelal ontwikkel het. '


Hoe vernietig 'n supernova 'n ster heeltemal?

'N Supernova vernietig 'n ster nie heeltemal nie. Supernovas is die gewelddadigste ontploffings in die heelal. Maar hulle ontplof nie soos 'n bom ontplof nie, en blaas elke bietjie van die oorspronklike bom weg. Inteendeel, as 'n ster in 'n supernova ontplof, oorleef die kern daarvan. Die rede hiervoor is dat die ontploffing veroorsaak word deur 'n swaartekrag-terugslageffek en nie deur 'n chemiese reaksie nie, soos deur NASA verduidelik. Daar is weliswaar gewelddadige waterstoffusiereaksies wat in die meeste sterre wegspoel, maar dit veroorsaak nie die supernova nie. Sterre is so groot dat die swaartekragte wat hulle bymekaar hou, sterk genoeg is om te keer dat die kernreaksies nie uitmekaar waai nie. Dit is die swaartekrag-rebound wat 'n ster in 'n supernova uitmekaarwaai.

Beskou die tipiese momentum-oordrag-uitstalling wat in baie wetenskaplike museums gevind word, soos afgebeeld in die animasie aan die regterkant. Rubberballe van verskillende groottes word op verskillende hoogtes gehou. Die balle word dan op dieselfde oomblik laat gaan. Swaartekrag trek almal af en val almal grond toe. In die volgende paar oomblikke tref die onderste bal die grond en spring terug, en dan begin die balle bots. Momentum is gelyk aan massa maal snelheid. Dit beteken dat 'n swaar voorwerp net soveel momentum het as 'n ligte voorwerp wat vinnig gaan. Wanneer twee voorwerpe bots, dra dit 'n bietjie momentum oor. As 'n swaar stadige voorwerp met 'n ligte voorwerp bots, kan dit 'n baie hoë snelheid gee as gevolg van die behoud van die momentum. Soos hierdie animasie aantoon, word die momentum oorgedra na steeds ligter voorwerpe, wat beteken dat dit steeds hoër snelhede is deur die rubberballe van die swaarste aan die onderkant tot die ligste aan die bokant te rangskik. As gevolg hiervan, alhoewel swaartekrag al die balle na onder trek, spring die boonste balle teen ongelooflike snelhede terug. Dit strook alles met die wet op die behoud van momentum. Die onderste balle is te swaar en te stadig om af te vlieg. Hulle bly agter as die oorlewende kern van die oorspronklike stelsel. Aan die ander kant word die boonste balle weggewaai (in 'n uitstalling van 'n wetenskapmuseum word dit bo-aan die apparaat vasgelê sodat die demonstrasie herhaal kan word). Hierdie ontploffing van rubberballe vind plaas sonder dat daar enige beduidende chemiese of kernreaksies plaasvind. Hierdie ontploffing is bloot te wyte aan swaartekrag en momentum-oordrag, dit wil sê 'n swaartekrag-terugslag. As u die animasie van naderby bekyk, sien u dat die rebound die vorm aanneem van 'n uitwaartse skokgolf wat al hoe sterker word soos dit versprei.

'N Supernova is dieselfde ontploffing as hierdie rubberbal-demonstrasie. 'N Verouderende ster bestaan ​​uit digter lae na die middelpunt en dunner lae naby die oppervlak. Die kernreaksies van die ster balanseer gewoonlik die swaartekrag. Maar as die ster nie meer brandstof het nie, vertraag die kernreaksies. Dit beteken dat swaartekrag nie meer gebalanseerd is nie. Swaartekrag begin die ster in duie stort. Nadat die kern van 'n ineenstortende ster 'n kritieke digtheid bereik het, word die druk daarvan sterk genoeg om die ineenstorting te stuit. Maar soos die rubberballe, het die ster na binne geval en nou teruggebons. Die buitenste lae word in 'n reuse-ontploffing in die ruimte afgeblaas, wat vrugbare stofwolke deur die heelal versprei. Maar as gevolg van die momentumoordrag, oorleef die ster se kern. Die ineenstortende gebeurtenis het die ster se kern so intens gepers dat dit in iets eksoties verander. As die ster tussen 5 en 12 keer die massa van ons son begin het, word die kern 'n groot bol neutrone wat 'n neutronster genoem word. As die ster met meer as 12 keer die massa van ons son begin het, word die kern 'n swart gat. U kan in die versoeking kom om te redeneer dat wanneer 'n ster ontplof sodat daar net 'n swart gat is, daar niks oor is nie en dat die ster dus heeltemal vernietig is. Maar 'n swart gat is nie niks nie. Swart gate het massa, lading, hoekmomentum en oefen swaartekrag uit. 'N Swart gat is net 'n ster wat dig genoeg is en daarom sterk genoeg is om die lig te laat ontsnap. Die swart gat wat deur 'n supernova geskep is, is die oorblywende kern van die ster wat ontplof het.

Nie alle sterre ervaar 'n supernova nie. Sterre wat minder as 5 keer die massa van ons son het, is te lig om hierdie gewelddadige transformasie te ervaar. They simply don't have enough gravity to collapse and rebound so violently. Instead, when lighter stars run out of nuclear fuel, they go through a series of stages and then settle down as long-lived white dwarfs. Whether stars end up as neutron stars, black holes, or white dwarfs, they never go completely away.


Neutron star collisions as a heavy element source


Half is a lot. I'm curious. What mechanisms distribute those heavy elements throughout the galaxy?

Type 1a supernovas create a different mix of elements from type II and type 1b.

Type 1a SN produce a lot of nickel and iron. Massive stars create iron by burning lighter elements. Massive star cores can not explain abundances seen in the Milky Way because the center of a star's core stays inside the neutron star.

How much nucleosynthesis does the outer core experience during the bounce, in that scenario?

As I understand it, the bounce is the only time that can happen, and the outer core is the only part with weight A >

50 that escapes the star (and maybe not most of that). So adding neutrons to to the outer core seems like the only way the SN can put neutron-rich nuclei into the ISM. Even then, I'd imagine most of the detritus (after radioactive decay) is only modestly enhanced in neutrons, so it wouldn't add much for, say, A > 100. True? Or do the simulations show a more favorable outcome?

You and @alantheastronomer have both made statements of this type, but I haven't seen any references or calculations to back up these statements, which makes them personal speculations. In addition to the paper I referenced in the OP, you can also look at this paper from the LIGO collaboration. Both make detailed estimates of the rate of NS-NS mergers, and come to the conclusion that NS-NS mergers happen at a rate sufficient to explain the R process elements. I've included a figure from this latter paper below. Of course, the rate is still uncertain, but I suspect that after another 5-10 years of LIGO/VIRGO observations it will be clear that there are more than enough of these events.

Aanhangsels

No, I'm afraid this doesn't clear things up. Where does your estimate of NS-NS mergers of 1-2 per year for the entire universe come from? There are approximately 10^11 galaxies in the observable universe, so your estimate of NS-NS mergers is about 10^-11 per galaxy per year. Many people have done these estimates, and I won't list them all here, but almost all of these estimates have been in the range of 1-100 per galaxy per Myr, which is 10^-4 - 10^-6 per galaxy per year, which is 10^5-10^7 times greater than your estimate. Let me ask you two questions:

(1) If the rate is 10^-11 per galaxy per year, what would be the odds that LIGO, which was sensitive to around 10^6 galaxies, would detect a NS-NS merger in a few months of observing? Did they just get really really really lucky?

(2) If the rate is 10^-11 per galaxy per year, how can it be that even in the small portion of the Milky Way that we have surveyed, we already have found six verified NS-NS binaries, four of which will merge in the next few hundred million years? (See below)

Perhaps your confusion lies in calling these events "collisions". These are not NS wandering through space that randomly collide. These are binary star systems which evolve into binary NS, then spiral in and merge due to the emission of gravitational waves.

Aanhangsels

Narrowing down the binary neutron star merger rate is a vital step in determining if these events are a viable candidates for heavy element enrichment of the MW.. It is relevant to take into account that binary NS merger is one of the few environments believed even capable of supporting r-process nucleosynthesis. So, it is perfectly understandable detecting such an event would be of immense interest The number of related papers published is no coincidence. The two big questions relate to: 1] them amount of heavy nuclei liberated and, 2] mergers frequency. This paper appears to cover the first count, but, falls a little short on the second.

The lack of well founded alternatives to NS mergers as a source of r-process elements appears to offer circumstantial encouragement for fine tuning projections of r-process element output and frequency of NS mergers. This paper, https://arxiv.org/pdf/1710.02142.pdf, points out that r-process contributions from single massive stars may still be necessary by noting

"Observations of lowest metallicity stars in our Galaxy and (ultra-faint) dwarf galaxies show substantial ”pollution” by r-process elements, indicating a production site with a low event rate and consistent high amount of r-process ejecta in order to explain solar abundances. This is also underlined by the large scatter of Eu/Fe (Eu being an r-process element and Fe stemming from CCSNe at these low metallicities) seen in the earliest stars of the Galaxy, indicating that in a not yet well mixed interstellar medium the products of regular CCSNe and these rare events vary substantially."


Kyk die video: Guardian of the Galaxy 2 I AM GROOT in different languages (Februarie 2023).