gwiazdy neutronowe to ciała Gwiezdne pozostawione po sobie, gdy masywna gwiazda przechodzi w supernową. Są niewyobrażalnie gęste: łyżka stołowa gwiazdy neutronowej umieszczona na powierzchni Ziemi ważyłaby mniej więcej tyle, co Mount Everest (podczas gdy łyżka stołowa słońca ważyłaby zaledwie około 5 funtów).

i chociaż zakres mas gwiazd neutronowych był stosunkowo ograniczony przez lata, trudniej było dokładnie określić ich szerokość. Większość astronomów uważa jednak, że masa jest zapakowana w kulę o wielkości miasta.

teraz, nowe badanie połączyło pomiary fal grawitacyjnych z innymi technikami, aby umieścić najlepsze ograniczenia na ich rozmiar. Szacunki sugerują, że typowa gwiazda neutronowa ma około 13,7 Mil średnicy. Ten rozmiar ma ciekawe konsekwencje dla tego, co się dzieje, gdy są zbyt blisko innego z najbardziej tajemniczych obiektów kosmosu: czarnych dziur. Wyniki nowych rozmiarów wskazują, że czarna dziura może połknąć całą gwiazdę neutronową w wielu okolicznościach-pozostawiając niewiele dowodów, które ziemscy astronomowie mogą odkryć za pomocą konwencjonalnych teleskopów.

jak powstają gwiazdy neutronowe

masywne gwiazdy eksplodują, gdy spalają swoje gazy używane do fuzji jądrowej. Gdy gwałtowny wybuch materiału wybucha we wszystkich kierunkach, to, co pozostało, skrapla się w gwiazdę neutronową. Jeśli gwiazda jest wystarczająco masywna, pozostałość może dalej skraplać się w czarną dziurę.

ale samotne gwiazdy takie jak nasze słońce są w mniejszości w naszym wszechświecie. Większość gwiazd istnieje w wielu układach. A kiedy dwie duże Gwiazdy ewoluują obok siebie, te obce układy słoneczne mogą zakończyć się dwiema gwiazdami neutronowymi, dwiema czarnymi dziurami lub jedną z nich. W ostatnich latach astronomowie zaczęli wykrywać te systemy dzięki falom grawitacyjnym wyrzucanym podczas ich śmierci-spirali w siebie. W ten sposób astronomowie dokonali ostatnio niezwykle dokładnego pomiaru wielkości gwiazdy neutronowej.

w 2017 roku laserowe Obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO) w USA i detektor Virgo we Włoszech wykryły sygnał fal grawitacyjnych, który sugerował zderzenie dwóch gwiazd neutronowych w odległości około 120 milionów lat świetlnych. Wkrótce potem tradycyjne obserwatoria zaczęły obserwować kolizję w falach elektromagnetycznych. Te detekcje niosły bezprecedensowy wgląd w masę i obroty obiektów.

Wielkość gwiazd neutronowych

zespół kierowany przez naukowców z Instytutu Alberta Einsteina (AEI) w Niemczech wykonał te obserwacje, a następnie połączył je z modelami zachowania się cząstek subatomowych w ekstremalnie gęstych warunkach wewnątrz gwiazd neutronowych. Podczas gdy niemożliwe jest odtworzenie takich warunków w laboratoriach na Ziemi, fizycy pokazali, że mogą wykorzystać istniejącą teorię do ekstrapolacji swoich obliczeń z najmniejszych skal na to, co dzieje się w odległych gwiazdach neutronowych.

ich wyniki sugerują, że gwiazdy neutronowe muszą mieć od 13 do 15 mil średnicy. Typowa gwiazda neutronowa powinna mieć około 13,7 mil szerokości. Szacunki nakładają na Wielkość gwiazd neutronowych większe ograniczenia niż w poprzednich badaniach.

„gwiazdy neutronowe zawierają najgęstszą materię w obserwowalnym wszechświecie”, powiedział w komunikacie prasowym badacz i autor badań AEI Collin Capano. „W rzeczywistości są tak gęste i zwarte, że można myśleć o całej gwieździe jak o pojedynczym jądrze atomowym, skalowanym do wielkości miasta. Mierząc właściwości tych obiektów, poznajemy podstawową fizykę, która rządzi materią na poziomie subatomowym.”

połknięta przez czarną dziurę

Ta mała średnica jest na tyle mała, że gwiazda neutronowa krążąca w tandemie z czarną dziurą może nawet zostać całkowicie połknięta, gdy zbliży się zbyt blisko. Astronomowie z niecierpliwością obserwują zderzenia czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi. Spodziewali się, że te połączenia będą emitować silne promieniowanie elektromagnetyczne — Rodzaj światła widzialnego przez typowe obserwatoria na Ziemi.

jednak, jeśli gwiazda neutronowa nie zostanie rozdrobniona, gdy obie gwiazdy się połączą, to nie będzie emitowane żadne światło, które mogłyby wykryć teleskopy ziemskie, zgodnie z nowymi badaniami. Jednocześnie detektory fal grawitacyjnych prawdopodobnie nie byłyby w stanie odróżnić łączenia się czarnych dziur od połączenia mieszanego.

„pokazaliśmy, że w prawie wszystkich przypadkach gwiazda neutronowa nie zostanie rozerwana przez czarną dziurę i raczej połknięta w całości” – powiedział Capano. „Tylko wtedy, gdy czarna dziura jest bardzo mała lub szybko się wiruje, może zakłócić gwiazdę neutronową przed jej połknięciem; i dopiero wtedy możemy spodziewać się czegoś poza falami grawitacyjnymi.”

astronomowie nie powinni czekać zbyt długo, aby dowiedzieć się, czy ten pomysł jest słuszny. W nadchodzących latach światowe detektory grawitacyjne będą coraz silniejsze. Jeśli zderzenia gwiazd neutronowych z czarną dziurą okażą się rzadsze niż oczekiwano, przynajmniej będą wiedzieć dlaczego.

wyniki zostały opublikowane 9 marca w czasopiśmie Nature Astronomy.