Вчені отримали найкращі досі вимірювання розміру та вмісту нейтронної зірки, ультра щільного об'єкта, що містить найдивніші та найрідкісніші речовини у Всесвіті.
Це вимірювання може призвести до кращого розуміння природних будівельних блоків - протонів, нейтронів та їх складових кварків, оскільки вони стискаються всередині нейтронної зірки до трильйонів щільності в рази більше, ніж на Землі.
Доктор Тод Строхмайер з Центру космічних польотів NASA Годдарда, штат Массачусетс, та його колега Адам Вільяреаль, аспірант Університету Арізони, представляють ці результати сьогодні під час веб-прес-конференції в Новому Орлеані на зустрічі відділ астрофізики високої енергії Американського астрономічного товариства.
Вони сказали, що їх найкраща оцінка радіусу нейтронної зірки - 7 миль (11,5 кілометрів), плюс-мінус прогулянка по Французькому кварталу. Маса, здається, у 1,75 рази більша від Сонця, більш масивна, ніж передбачають деякі теорії. Вони проводили свої вимірювання за допомогою рентгенівського дослідника рентгенівських променів Россі NASA та архівували дані рентгенівських променів
Довго шуканий співвідношення маси та радіусу визначає внутрішню залежність щільності та тиску зірки нейтронної зірки, так зване рівняння стану. А це, в свою чергу, визначає, яка матерія може існувати всередині нейтронної зірки. Зміст пропонує вирішальне випробування для теорій, що описують фундаментальну природу речовини та енергії та силу ядерних взаємодій.
"Ми б дуже хотіли, щоб ми взяли на руки речі в центрі нейтронної зірки", - сказав Строгмайер. "Але оскільки ми не можемо цього зробити, мова йде про наступне найкраще. Нейтронна зірка - це космічна лабораторія і дає єдину можливість побачити вплив речовини, стиснутої до такої міри ».
Нейтронна зірка - це основні залишки зірки, колись більші за Сонце. В інтер'єрі міститься речовина в силу сил, які, можливо, існували в момент Великого вибуху, але які неможливо дублювати на Землі. Нейтронна зірка в сьогоднішньому повідомленні є частиною двійкової зіркової системи під назвою EXO 0748-676, розташованої в сузір'ї Воланів, або Літаючої риби, що знаходиться приблизно на відстані 30 000 світлових років, видно на південному небі з великим задньому дворі телескопа.
У цій системі газ із «нормальної» супутньої зірки опускається на нейтронну зірку, притягнуту гравітацією. Це викликає термоядерні вибухи на поверхні нейтронної зірки, які освітлюють область. Такі вибухи часто виявляють швидкість спіну нейтронної зірки через мерехтіння у випромінюваному світлі рентгенівського світла, що називається коливальним вибухом. (Концепцію художника про цей процес див. У пунктах 1 - 6. Фільм та детальний підпис можна знайти у синьому стовпці праворуч.)
Вчені виявили частоту коливань сплеску 45 герц, що відповідає швидкості віджиму нейтронної зірки в 45 разів за секунду. Це неквапливий темп нейтронних зірок, які часто спостерігаються, як крутяться більше 300 разів на секунду.
Далі вчені використали великі результати спостережень EXO 0748-676 на супутнику XMM-Ньютона Європейського космічного агентства з 2002 року під керівництвом доктора Жана Коттама з NASA Goddard. Команда Коттама виявила спектральні лінії, випромінювані гарячим газом, схожі на вигляд ліній кардіограми. Ці лінії мали дві особливості. По-перше, вони були зміщені Доплером. Це означає, що виявлена енергія була в середньому світлом, що обертається навколо нейтронної зірки, віддаляючись від нас і потім до нас. По-друге, лінії були гравітаційно змінені в червоний спосіб. Це означає, що сила тяжіння тягнулася до світла, намагаючись уникнути регіону, вкравши трохи своєї енергії.
Строхмайер і Вільяреал визначили, що частота 45 герц і спостережувана ширина лінії від зсуву Доплера узгоджуються з радіусом нейтронної зірки між 9,5 і 15 кілометрами, найкраща оцінка - 11,5 кілометрів. Залежність між частотою вибуху, доплерівським зсувом і радіусом полягає в тому, що швидкість газу, що обертається навколо поверхні зірки, залежить від радіуса зірки та її швидкості віджиму. По суті, більш швидке віджимання відповідає більш широкій спектральній лінії (методика, подібна до того, як державний військовий може виявляти машини, що перевищують швидкість).
Гравітаційне вимірювання червоного зміщення команди Коттама запропонувало першу міру співвідношення маси та радіусу, хоча й без знання маси та радіуса. Це тому, що ступінь красного зміщення (сила сили тяжіння) залежить від маси та радіусу нейтронної зірки. Деякі вчені поставили під сумнів це вимірювання, оскільки виявлені спектральні лінії здавалися занадто вузькими. Нові результати посилюють гравітаційну інтерпретацію червоного зміщення спектральних ліній команди Коттама (і, таким чином, відношення маси-радіусу), оскільки повільна спінінг зірка може легко виробляти такі відносно вузькі лінії.
Отже, все впевненіше у співвідношенні маси та радіусу і тепер знаючи радіус, вчені могли розрахувати масу нейтронної зірки. Значення становило від 1,5 до 2,3 сонячних мас, найкраща оцінка - 1,75 сонячних мас.
Результат підтверджує теорію про те, що речовина в нейтронній зірці в EXO 0748-676 упаковується настільки щільно, що майже всі протони та електрони втискаються в нейтрони, які кружляють як надлишок, рідина, яка тече без тертя. Але справа не набита так щільно, що звільняються кварки, так звана зірка кварків.
"Наші результати справді починають здавлювати рівняння стану нейтронної зірки", - сказав Вілреал. "Це схоже на рівняння стану, які передбачають, що дуже великі чи дуже маленькі зірки майже виключаються. Можливо, більш захоплююче те, що зараз у нас є методика спостереження, яка повинна дозволяти нам вимірювати співвідношення радіуса маси в інших нейтронних зірках. "
Запропонована місія НАСА, яка називається рентгенівською обсерваторією сузір'я, мала б можливість проводити такі вимірювання, але з значно більшою точністю, для ряду нейтронних зіркових систем.
Оригінальне джерело: NASA News Release
