kapitonovih (kapitonovih) wrote,
kapitonovih
kapitonovih

Category:

Тяжёлое сердце нейтронной звезды откроет свою тайну


Со времени открытия полвека назад нейтронных звёзд учёным всё не даёт покоя вопрос: «Как?».

Как объект размером с город может весить больше, чем Солнце? Как материя может достигать такой невероятной плотности? Дать ответ на этот вопрос в лаборатории невозможно, ведь нет никаких способов, чтобы создать такое бешеное давление.

Приоткрыть завесу тайн вокруг нейтронных звёзд обещает космическая миссия, запуск которой состоится уже в начале июня. С её помощью учёные надеются не только лучше понять природу нейтронных звёзд, но и получить ответы на фундаментальные вопросы о природе материи.

«Это большой шаг на пути к лучшему пониманию свойств самой плотной материи во Вселенной», - говорит Тэцуо Хатсуда, физик-теоретик из междисциплинарной программы теоретических и математических наук в. Сайтама (Япония). По его словам, «уравнение состояния материи со сверхвысокой плотностью является одной из длительных проблем в ядерной физике и астрофизике, не теряет своей актуальности с момента открытия пульсаров».

Пульсары - это нейтронные звезды, которые вращаются и эмитируют радиоактивное излучение. Именно по этому излучением в 1967 году их открыла астроном Джоселин Бернел . Нейтронные звезды образуются в результате взрыва сверхновых. Состояние материи внутри нейтронных звёзд влияет на взаимодействие частиц через фундаментальные силы и подаёт несколько указателей к пониманию ещё более плотных и загадочных объектов - черных дыр.

«Пожалуй, впервые мы получим чёткие рамки на гипотезы о том, что может быть внутри нейтронных звёзд», - говорит астрофизик из Амстердамского университета Натаниел Дедженаар. Как только устройство NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer - «Исследователь внутреннего строения нейтронных звёзд») достанется Международной космической станции, он вычислит размеры нейтронных звёзд, анализируя рентгеновские лучи, которые эмитируют её полюса.

Знание размера звезды очень важно, ведь чем больше звезда, тем твёрже ядро она должна иметь. Как следствие, ядро должно выдерживать огромное давление гравитации, прежде чем сжаться в чёрную дыру. Давление в недрах такой звезды, по расчётам, должно быть больше, чем давление в атомном ядре. Нейтроны в их ядрах, по предположению исследователей, должны быть растворены в море их составляющих – кварков.  Другая гипотеза постулирует, что ядро должно быть образовано из экзотических элементарных частиц – гиперонов.

Понимание природы ядра даст учёным ключевые сведения о силах, через которые происходит взаимодействие частиц, а также узнать, сколько весит нейтронная звезда, прежде чем она превратится в чёрную дыру, - говорит руководитель проекта NICER и астроном Центра космических полётов им. Ґоддарда в г. Гринбелт (Мэриленд) Цавен Арзуманян. Кроме того, это позволит усовершенствовать существующие модели слияния нейтронных звёзд и увеличит шансы, что их смогут зафиксировать гравитационно-волновые детекторы на Земле, в частности LIGO .

NICER установит радиусы звёзд, изучая их гигантские гравитационные поля, которые искажают их собственный свет. Если наблюдать с космической станции, то свет ослабевает, когда луч движется от наблюдателя, но остаётся видимым, поскольку гравитационное поле звезды направляет часть этого света в противоположном направлении. Степень затемнения света, когда луч направлен в противоположную сторону, рассказывает о силе гравитации звезды и, следовательно, об отношении её массы к радиусу. Сравнивая эти данные с определением массы с помощью анализа энергии Х-лучей, астрономы могут сделать вдвое точный вывод о размере звезды.

Но чтобы разделить эти сложные эффекты, NICER должен максимизировать силу света от нейтронных звёзд, пропустив его через свои 56 телескопов. Их цель - наблюдать за красным краем рентгеновского спектра, в котором нейтронные звезды сияют ярче. Впоследствии прибор зафиксирует время попадания этого света на кремниевый детектор с беспрецедентной точностью - более 100 наносекунд.

«Такая точность многократно превосходит все, что было раньше», - говорит Рональд Ремильярд, астрофизик из Массачусетского технологического института, который будет использовать NICER для наблюдения за материей, которая будет падать в черные дыры, когда аппарат выполнит свою основную миссию по исследованию пульсаров.

Интересно то, что исследование NICER имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Поскольку биение нейтронных звёзд является очень точной величиной, сочетание нескольких таких сигналов можно использовать для триангуляции точного положения в пространстве.

Система глобального позиционирования (GPS), чтобы определить положение наблюдателя на Земле, использует показания атомных часов на своих спутниках. А свет пульсаров, что мигает с беспрецедентной точностью, можно использовать как аналог GPS, определять точное местонахождение уже в Солнечной системе и за её пределами. NICER испытывает десять пульсаров, чтобы протестировать возможность таких систем.

В случае успеха космическая миссия НАСА «Орион», которая в середине 2030-х годов хочет доставить первых астронавтов на Марс, кроме обычных средств навигации, будет использовать также навигацию пульсаров.
Tags: Наука
Subscribe

Posts from This Journal “Наука” Tag

  • Жизнь на планете Вольф 1061с?

    Есть здесь кто-нибудь? Вопрос, одиноки ли земляне во Вселенной, беспокоит всех - от биологов и физиков к философам и кинорежиссеров. Он также…

  • Колонизация Титана

    Мнение о колонизации человечеством Титана, спутника Сатурна, может показаться безумием. Ведь температура на нем -170 -180 ° C. Из облаков в…

  • В лупу можно увидеть связи между атомами

    На протяжении многих веков ученые верили, что свет можно сфокусировать в пучок, диаметр которого меньше длины его волны (около миллионной доли…

  • Обнаружены останки мозга динозавра

    На вид - неприметный камень, однако разведки обнаружили характерную структуру: пережитки сосудов и ткани. Речь идет о первом известный экземпляр…

  • На Земле наступила новая геологическая эпоха

    Международная научная группа, в которую вошли 35 специалистов, пришла к выводу, что Земля вступила в эпоху антропоцен - периода, когда влияние…

  • Китайская легенда о потопе - правда?

    Исследователи предоставили геологические доказательства того, что китайский «Большой потоп» проходил на самом деле - катастрофа на…

Buy for 10 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments