Astrofizica Neutron Star Talk

Reprezentare artistică: Temperaturile și densitățile extreme apar în fuziunea stelelor cu neutroni. Credit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.

Un nou studiu condus de oameni de știință GSI și colegi internaționali investighează formarea găurilor negre stea neutronică fuziuni. Simulările pe computer arată că proprietățile materiei nucleare dense joacă un rol cheie, care leagă în mod direct evenimentul astrofizic de experimentele de coliziune a ionilor grei din GSI și FAIR. Aceste proprietăți vor fi examinate mai detaliat în viitoarele instalații FAIR. Rezultatele au fost publicate în revista Physical Review Letters. Împreună cu acordarea Premiului Nobel pentru fizică în 2020, subiectul primește și astăzi multă atenție pentru descrierea teoretică a găurilor negre și descoperirea unui obiect supermasiv în mijlocul galaxiei noastre.

Dar în ce condiții face un gaură neagră într-adevăr în formă? Aceasta este întrebarea principală a cercetărilor efectuate de GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung din Darmstadt în cadrul cooperării internaționale. Folosind simulări pe computer, oamenii de știință se bazează pe un proces specific pentru a forma găuri negre, care este fuzionarea a două stele de neutroni (animație de simulare mai jos).

Stelele neutronice sunt formate din materie densă foarte comprimată. Masa soarelui și masa jumătății sunt restrânse la dimensiunea câtorva mile. Corespunde unor densități similare sau chiar mai mari decât în ​​nucleele atomice. Dacă două stele de neutroni se unesc, materia este comprimată în timp ce se ciocnește. Acest lucru duce la reziduul care unește granița care cade într-o gaură neagră. Găurile negre sunt cele mai dense obiecte din univers, chiar și lumina nu poate scăpa, astfel încât aceste obiecte nu pot fi observate direct.

„Parametrul critic este masa totală a stelelor de neutroni. Dacă depășește anumite praguri, este inevitabil să cazi într-o gaură neagră ”, conchide dr. Andreas Bauswein de la Departamentul de Teorie GSI. Cu toate acestea, masa exactă a pragului depinde foarte mult de proprietățile materiei nucleare dense. Aceste proprietăți ale materiei cu densitate mare nu sunt încă pe deplin înțelese, motiv pentru care laboratoarele de cercetare precum GSI se ciocnesc cu nucleele atomice – similar unei fuziuni de stele de neutroni, dar la o scară mult mai mică. De fapt, coliziunile ionilor grei provoacă condiții precum fuzionarea stelelor de neutroni. Pe baza dezvoltărilor teoretice și a experimentelor fizice cu ioni grei, este posibil să se calculeze unele modele de materie stea neutronică, numite ecuații de stare.

Folosind multe dintre aceste ecuații de stare, noul studiu a calculat masa pragului pentru formarea găurilor negre. Dacă materia stelelor neutronice, respectiv materia nucleară, este ușor de comprimat – dacă ecuația stării este „moale” – suma deja face ca stelele neutronice relativ ușoare să formeze o gaură neagră. Dacă materia nucleară este „mai rigidă” și compresibilă, urmele se stabilizează împotriva a ceea ce se numește colaps gravitațional și o stea gigantică de neutroni gigant se rotește după o coliziune. Prin urmare, masa prag a prăbușirii în sine raportează proprietățile materiei de înaltă densitate. Noile cercetări au arătat, de asemenea, că pragurile de scădere pot arunca o lumină asupra faptului că quarcii se dizolvă în componentele sale din nucleul de coliziune.

„Suntem foarte mulțumiți de aceste rezultate, deoarece ne așteptăm ca observațiile viitoare să dezvăluie o masă de praguri”, adaugă profesorul Nikolaos Stergioulas de la Departamentul de Fizică de la Universitatea din Salonic din Aristotel, Grecia. Acum câțiva ani, o fuziune cu stele de neutroni a fost observată pentru prima dată prin măsurare valuri gravitationale dintr-o coliziune. Telescoapele au găsit, de asemenea, un „omolog electromagnetic” și au detectat lumina evenimentului de fuziune. Dacă se creează o gaură neagră direct în timpul coliziunii, emisia optică a fuziunii este relativ slabă. Astfel, datele observaționale indică dacă a fost creată o gaură neagră. În același timp, semnalul undei gravitaționale transmite informații despre masa totală a sistemului. Cu cât stelele sunt mai masive, cu atât semnalul undelor gravitaționale este mai puternic, ceea ce permite determinarea masei prag.

În timp ce detectoarele de unde gravitaționale și telescoapele așteaptă următoarea fuziune a stelelor de neutroni, traiectoria este stabilită în Darmstadt pentru o cunoaștere și mai precisă. Noua facilitate de accelerare FAIR, care este în prezent în construcție la GSI, va crea condiții similare cu cele din fuziunile de stele de neutroni. În cele din urmă, doar o combinație de observații astronomice, simulări pe computer și experimente cu ioni grei poate rezolva întrebări cu privire la blocurile fundamentale ale materiei și proprietățile lor și, de asemenea, poate arunca o privire la modul în care are loc un colaps într-o gaură neagră.

Referință: Andreas Bauswein, Sebastian Blacker, Vimal Vijayan, Nikolaos Stergioulas, Katerina Chatziioannou, James A. Clark, Niels-Uwe F. Bastian, David B, „The Equation of the Recurrent Collapse of Neutron Star Mergers at the Binary Mass Threshold”. Blaschke, Mateusz Cierniak și Tobias Fischer, 30 septembrie 2020, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.141103

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Oamenii de știință dezvăluie cheia creșterii musculare adecvate

Analiza imunofluorescenței unui grup de celule stem proliferante asociate cu fibre musculare (gri). Celulele stem produc Dll1 (roșu) și MyoD (verde). Două...

ExoMars Orbiter surprinde fermitatea la locul de aterizare al craterului Mars Jezero

ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter a observat vehiculul NASA Perseverance Mars 2020, împreună cu o parașută și o carapace spate, un scut termic și o...

Reglarea cuantică în grafen avansează era comunicațiilor fără fir Terahertz de mare viteză

Tunelare cuantică. Credit: Daria Sokol / Biroul de presă MIPT Oamenii de știință de la MIPT, Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova și Universitatea...

Un model agresiv bazat pe piață pentru dezvoltarea energiei de cuplare

Conceptul ARC Fusion Pilot Plant a fost dezvoltat la MIT ca o demonstrație a potențialului magneților supraconductori de temperatură înaltă de a reduce costurile...

Sug este mai important în cercetare decât potrivirea corectă a măștilor de față COVID

O echipă de cercetători care studiază eficacitatea diferitelor tipuri de măști de față a constatat că este cea mai bună protecție împotriva acesteia COVID-19,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.