a neutroncsillagok azok a csillagtestek, amelyeket egy hatalmas csillag szupernóvává válik. Elképzelhetetlenül sűrűek: egy evőkanálnyi neutroncsillag, amely a Föld felszínén helyezkedik el, nagyjából annyit mérne, mint a Mount Everest (míg egy evőkanálnyi nap súlya körülbelül 5 font).

és bár a neutroncsillagok tömegtartománya viszonylag jól korlátozódott az évek során, nehezebb pontosan meghatározni, hogy milyen szélesek. A legtöbb csillagász azonban úgy gondolja, hogy a tömeg egy olyan gömbbe van csomagolva, amely körülbelül akkora, mint egy város.

most egy új tanulmány kombinálta a gravitációs hullám méréseit más technikákkal, hogy a lehető legjobb korlátokat helyezzék méretükre. A becslés szerint egy tipikus neutroncsillag körülbelül 13,7 mérföldnyire van. Ez a méret érdekes következményekkel jár arra nézve, hogy mi történik, ha túl közel kerülnek a kozmosz egyik legtitokzatosabb tárgyához: a fekete lyukakhoz. Az új méretű eredmények azt mutatják, hogy egy fekete lyuk sok körülmények között képes lenyelni egy neutroncsillagot-kevés bizonyítékot hagyva arra, hogy a földi csillagászok hagyományos teleszkópokkal feltárhatnak.

hogyan alakulnak a neutroncsillagok

a hatalmas csillagok felrobbannak, amikor a magfúzióhoz használt gázaikat kimerítik. Ahogy az anyag erőszakos kitörése minden irányba kitör,ami mögötte marad, neutroncsillaggá alakul. Ha egy csillag elég masszív, a maradék tovább kondenzálódik egy fekete lyukba.

de a magányos csillagok, mint a mi napunk, a világegyetemünkben kisebbségben vannak. A legtöbb csillag több rendszerben létezik. És amikor két nagy csillag egymás mellett fejlődik, ezek az idegen naprendszerek két neutroncsillaggal, két fekete lyukkal vagy mindegyikkel végződhetnek. Az elmúlt években a csillagászok elkezdték ezeket a rendszereket észlelni, köszönhetően a gravitációs hullámoknak, amelyeket akkor dobtak ki, amikor halál-spirál egymásba. Így a csillagászok a közelmúltban rendkívül pontos mérést végeztek egy neutroncsillag méretéről.

2017-ben az USA-ban a lézeres interferométer gravitációs hullám Megfigyelőközpontja (LIGO) és az olaszországi Virgo detektor egy gravitációs hullámjelet vett fel, amely arra utal, hogy két neutroncsillag ütközött körülbelül 120 millió fényévnyire. Nem sokkal később a hagyományos megfigyelőközpontok elkezdték látni az ütközést elektromágneses hullámhosszon. Ezek az észlelések példátlan betekintést engedtek a tárgyak tömegébe és forgásába.

neutroncsillag mérete

a németországi Albert Einstein Intézet (Aei) kutatói által vezetett csapat vette ezeket a megfigyeléseket, majd kombinálta azokat a modellekkel, hogy a szubatomi részecskék hogyan viselkednek a rendkívül sűrű körülmények között a neutroncsillagokban. Míg lehetetlen, hogy újra ilyen körülmények között a labor a Földön, a fizikusok azt mutatta, hogy lehet használni a meglévő elmélet extrapolálni a számítások a legkisebb mérleg ki, hogy mi történik a távoli neutron csillagok.

eredményeik arra utalnak, hogy a neutroncsillagoknak 13 és 15 mérföld között kell lenniük. Egy tipikus neutroncsillag körülbelül 13,7 mérföld széles lehet. A becslések szigorúbb korlátokat szabnak a neutroncsillag méretére, mint a korábbi tanulmányok.

“a neutroncsillagok tartalmazzák a megfigyelhető univerzum legsűrűbb anyagát” – mondta Collin Capano, az AEI kutatója és tanulmányszerzője egy sajtóközleményben. “Valójában annyira sűrűek és tömörek, hogy az egész csillagot egyetlen atommagnak tekinthetjük, amely egy város méretéig terjed. Ezen objektumok tulajdonságainak mérésével megismerjük az anyagot szubatomi szinten irányító alapvető fizikát.”

lenyelte egy fekete lyuk

Ez a kicsinyítő átmérő elég kicsi ahhoz, hogy egy fekete lyukkal párhuzamosan keringő neutroncsillag akár teljesen lenyelhető legyen, ha túl közel kerül. A csillagászok lelkesen figyelték a fekete lyuk-neutroncsillagok ütközését. Arra számítottak, hogy ezek a fúziók erős elektromágneses sugárzást bocsátanak ki — olyan fényt, amelyet a tipikus megfigyelőközpontok a Földön látnak.

Ha azonban a neutroncsillagot nem aprítják el, amikor a kettő összeolvad, akkor az új tanulmány szerint nem bocsátanak ki olyan fényt, amelyet a föld alapú teleszkópok észlelnének. Ugyanakkor a gravitációs hullám detektorok valószínűleg nem fogják tudni megmondani a különbséget a fekete lyukak összeolvadása és a vegyes összeolvadás között.

“megmutattuk, hogy szinte minden esetben a neutroncsillagot nem szakítja szét a fekete lyuk, hanem egészben lenyeli” – mondta Capano. “Csak akkor, ha a fekete lyuk nagyon kicsi vagy gyorsan forog, megzavarhatja a neutroncsillagot, mielőtt lenyeli; és csak akkor számíthatunk arra, hogy a gravitációs hullámokon kívül bármit is látunk.”

a csillagászoknak nem kell túl sokáig várniuk, hogy megtudják, helyes-e ez az ötlet. A világ gravitációs detektorai az elkövetkező években egyre erősebbé válnak. Ha a neutroncsillag-fekete lyuk ütközése a vártnál ritkább, legalább tudni fogják, miért.

az eredményeket március 9-én tették közzé a Nature Astronomy folyóiratban.