Колко масивни могат да бъдат неутронните звезди?

Излъчване на гравитационна вълна от срутваща се звезда, чрезУниверситета на Гьоте.


През 2016 г., когато двойните детектори LIGO направиха първото си историческо наблюдение награвитационни вълни, астрономисъобщи новинатаи двете като потвърждение на Айнщайнобща теория на относителносттакакто и защото, както обичат да казват, откриването:

... отвори нов прозорец за космоса.


И наистина този прозорец започна да се напуква. На 16 януари 2018 г. астрофизиците от университета Гьоте във Франкфурт, Германия описаха как са използвали наблюдения на гравитационните вълни, за да отговорят на въпрос, който тормози учените от 60 -те години на миналия век, когато за първи път откриха неутронни звезди или звезди, съставени предимно отплътно опаковани неутрони. По дефиниция неутронната звезда има много малък радиус (относнодиаметърът на земния град) и много висока плътност (една чаена лъжичка материал от неутронна звезда ще тежиотносно10 милиона тона). Типичната маса на неутронната звезда еотносно1,4 слънца.

Обърнете внимание на всичкиоколов последните няколко изречения? Сега за първи път астрофизиците казват, че са успели да поставят по -голяма точност в тези числа, като изчислят строга горна граница за максималната маса на неутронните звезди. Те казват, че с точност от няколко процента максималната маса на не въртящите се неутронни звезди не може да надвишава 2,16 слънчеви маси.

Резултатите от изследването бяхапубликуваниврецензиран Astrophysical Journal Letters, и според тези учени:

Само няколко дни по -късно изследователски групи от САЩ и Япония потвърдиха констатациите, въпреки че досега са следвали различни и независими подходи.




Какво се случва с неутронна звезда, която надвишава границата на масата? В този случай неутронната звезда се срутва в още по -компресиран и значително по -екзотичен обект, известен като aЧерна дупка.

ФизикЛучано Рецолав университета Гьоте Франкфурт и неговите студентиИлия МостиЛукас Вейхпроведе проучването. Тяхното изявление обяснява:

Основата за този резултат беше подходът „универсални отношения“ [описани тук] разработен във Франкфурт преди няколко години. Наличието на „универсални отношения“ предполага, че практически всички неутронни звезди „си приличат“, което означава, че техните свойства могат да бъдат изразени чрезбезразмерни количества. Изследователите комбинират тези „универсални отношения“ с данни за сигналите на гравитационните вълни и последващото електромагнитно излъчване (килонова), получени по време нанаблюдението миналата годинана две сливащи се неутронни звезди в рамките на експеримента LIGO.

В близко бъдеще тези учени очакват повече наблюдения чрез астрономията на гравитационните вълни, което допълнително ще намали несигурността относно максималната маса на неутронните звезди. Междувременно, казаха те, техният резултат е добър пример за взаимодействието между теоретични и експериментални изследвания. Rezzolla коментира:


Красотата на теоретичните изследвания е, че те могат да правят прогнози. Теорията обаче отчаяно се нуждае от експерименти, за да стесни някои от нейните несигурности. Следователно е доста забележително, че наблюдението на единично сливане на двойна неутронна звезда, настъпило на милиони светлинни години-в комбинация с универсалните отношения, открити чрез нашата теоретична работа-ни позволи да разрешим загадка, която е видяла толкова много спекулации в миналото .

В крайна сметка: Уреждайки дълъг дебат, астрофизиците от университета Гьоте във Франкфурт сега казват, че неутронните звезди не могат да надвишават масата от 2,16 слънца. Добавете още маса и неутронната звезда се превръща в черна дупка.

Източник: Използване на наблюдения на гравитационните вълни и квазиуниверсални връзки за ограничаване на максималната маса на неутронните звезди

Университет Виа Гьоте