Nøytronstjerner Er stjernens lik igjen når en massiv stjerne går supernova. De er ufattelig tette: en spiseskje nøytronstjerne plassert på Jordens overflate ville veie omtrent like mye Som Mount Everest (mens en spiseskje av solen ville veie så lite som ca 5 pounds). og mens massespekteret av nøytronstjerner har vært relativt godt begrenset gjennom årene, har det vært vanskeligere å peke ut nøyaktig hvor brede de er. De fleste astronomer tror imidlertid at masse er pakket inn i en sfære omtrent like stor som en by. Nå har en ny studie kombinert gravitasjonsbølge målinger med andre teknikker for å plassere de beste begrensningene ennå på deres størrelse. Estimatet antyder at en typisk nøytronstjerne er omtrent 13,7 miles over. Den størrelsen har interessante implikasjoner for hva som skjer når de kommer for nær en annen av kosmos mest mystiske gjenstander: svarte hull. De nye størrelsesresultatene indikerer at et svart hull kan svelge en nøytronstjerne helt under mange omstendigheter — og etterlater lite bevis som Jordbaserte astronomer kan avdekke med konvensjonelle teleskoper.

Hvordan Nøytronstjerner Dannes

Massive stjerner eksploderer når de avgir sine gasser som brukes til kjernefysisk fusjon. Når et voldsomt utbrudd av materiale går ut i alle retninger, kondenserer det som er igjen til en nøytronstjerne. Hvis en stjerne er massiv nok, kan resten kondensere ytterligere til et svart hull. men ensomme stjerner som vår sol er i mindretall i vårt univers. De fleste stjerner finnes i flere systemer. Og når to store stjerner utvikler seg side om side, kan disse fremmede solsystemene ende med to nøytronstjerner, to svarte hull eller en av hver. I de senere år har astronomer begynt å oppdage disse systemene takket være gravitasjonsbølgene kastet ut da de døde spiral inn i hverandre. Slik gjorde astronomer nylig en ekstremt nøyaktig måling av en nøytronstjernes størrelse. I 2017 plukket Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) I USA og Virgo-detektoren i Italia opp et gravitasjonsbølgesignal som innebar at to nøytronstjerner hadde kollidert rundt 120 millioner lysår unna. Kort tid etter begynte tradisjonelle observatorier å se kollisjonen i elektromagnetiske bølgelengder. Disse påvisningene hadde enestående innsikt i objektets masse og spinn.

Nøytronstjernestørrelse

et team ledet av forskere ved Albert Einstein Institute (Aei) i Tyskland tok disse observasjonene og kombinerte dem deretter med modeller av hvordan subatomære partikler oppfører seg i de ekstremt tette forholdene i nøytronstjerner. Mens det er umulig å gjenskape slike forhold i laboratorier på Jorden, viste fysikerne at de kunne bruke eksisterende teori til å ekstrapolere sine beregninger fra de minste skalaene ut til hva som skjer i fjerne nøytronstjerner.resultatene deres tyder på at nøytronstjerner må være mellom 13 og 15 miles over. Og en typisk nøytronstjerne bør være ca 13,7 miles bred. Estimatene legger strengere begrensninger på nøytronstjernestørrelse enn tidligere studier. «Nøytronstjerner inneholder den tetteste saken i det observerbare universet,» Sa Aei-forsker Og studieforfatter Collin Capano i en pressemelding. «Faktisk er de så tette og kompakte at du kan tenke på hele stjernen som en enkelt atomkjerne, skalert opp til størrelsen på en by. Ved å måle disse objektenes egenskaper lærer vi om den grunnleggende fysikken som styrer saken på subatomært nivå.»

Svelges av Et Sort Hull

den lille diameteren er liten nok til at en nøytronstjerne som går i bane sammen med et sort hull, kan til og med svelges helt når den kommer for nær. Astronomer har vært ivrig etter å se etter sorte hull-nøytronstjernekollisjoner. De forventet at disse fusjoner ville avgi sterk elektromagnetisk stråling – den typen lys som er synlig av typiske observatorier tilbake på Jorden. men Hvis nøytronstjernen ikke blir makulert når de to fusjonerer, vil det ikke bli sendt ut noe lys Som Jordbaserte teleskoper kunne oppdage, ifølge den nye studien. Samtidig vil gravitasjonsbølgedetektorer også sannsynligvis ikke kunne fortelle forskjellen mellom sammenslåing av svarte hull og en blandet fusjon. «vi har vist at i nesten alle tilfeller vil nøytronstjernen ikke bli revet fra hverandre av det svarte hullet og heller svelges hele,» Sa Capano. «Bare når det svarte hullet er veldig lite eller raskt spinner, kan det forstyrre nøytronstjernen før du svelger den; og først da kan vi forvente å se noe annet enn gravitasjonsbølger.»

Astronomer bør ikke måtte vente for lenge for å finne ut om denne ideen er riktig. Verdens gravitasjonsdetektorer vil bli stadig kraftigere i de kommende årene. Hvis kollisjoner mellom nøytronstjerner og sorte hull viser seg sjeldnere enn forventet, vil de i det minste vite hvorfor.

resultatene ble publisert 9. Mars i tidsskriftet Nature Astronomy.