新しい超精密測定によると、典型的な中性子星の幅はわずか13.6マイルです。

このモデルが示すように、典型的な中性子星は都市よりも広くはありません。

新しい研究によると、典型的な中性子星の幅は22 km(13.6マイル)です。これは、これらの非常にコンパクトで超高密度のオブジェクトのこれまでで最も正確な測定です。

ブラックホールが宇宙で最も極端な現象である場合、中性子星はすぐ近くにある必要があります(クォーク星が存在しない限り、まだ確認されいません)。超新星爆発(巨星が崩壊したとき)の結果として形成された中性子星は、ブラックホールになるのに必要な質量を持っていませんが、それでも異常に密度が高くなっています。

典型的な中性子星には50万個もの地球が含まれていますが、それらは中規模の都市よりも大きくはありません。天文学者は、太陽質量を使用して中性子星の重量を記述します。ここで、1つの太陽質量は太陽の重量に等しくなります。標準的な中性子星の質量は、通常、1.4太陽質量(物体が中性子星になるために必要な最小重量)として与えられますが、最近の発見 により、この範囲は最大2.3太陽質量に拡大されました。それより重いと、あなたはブラックホールの国に入り始めます。

これらすべてのものがこのような小さなスペースに詰め込まれていると、中性子星の全体的なサイズは厳しく制限されます。これらの超コンパクトな球の中には、いわば、しわくちゃの余地はあまりありません。結果として、中性子星は非常に丸いです。

そうは言っても、1.4太陽質量の典型的な中性子星の正確な半径は疑問が残り、推定値は10から14キロメートルまで変化します。この変動性は問題である、とバージニア大学の天文学部の博士課程の学生であるThankfulCromartieはGizmodoに語った。

「中性子星の半径の十分に制約された測定は、物質が非常に高密度でどのように振る舞うかを理解するための私たちの努力において非常に重要です」と、新しい研究に関与しなかったクロマティは言いました。

新しい技術を使用して、マックスプランク重力物理学研究所のアルバートアインシュタイン研究所(AEI)ハノーバーの天体物理学者は、1.4太陽質量中性子星の半径の新しい推定値を提供しました:11キロメートル(6.83マイル)、プラスマイナス-0.6kmから+ 0.9kmの範囲。これらのエラーバーを取り付けた場合、これは20.8〜23.8 km(12.9〜14.7マイル)の推定直径です。新しい論文は今週NatureAstronomyに掲載されました。

これは、特にこの測定のデータがどこから来たのかを考えると、非常に厳密な見積もりです。GW170817 と呼ばれる中性子星合体です。LIGOとVirgoの共同研究の天文学者は、2017年8月17日に、1億3000万光年の距離からこれら2つの中性子星の衝突を観測しました。汚すぎる格好はやめて。

新しい測定値は以前の推定値とほぼ同じですが、エラーバーはかなり狭くなっています。これは「以前の推定に比べて中性子星の半径の不確実性が2倍改善された要因です」とカパーノ氏はギズモードに語った。

新しいサイズの見積もりに到達するために、天体物理学者のコリン・カパノが率いるAEIの研究者は、GW170817によって生成された電磁スペクトルと重力波全体を調べ、このデータを素粒子物理学から導出された方程式に適用しました。これにより、半径や質量などのさまざまな物理的特性を決定することができました。

「GW170817の観測から学んだことを、状態方程式[一連の物理的条件が与えられたときの物質の状態を記述する方程式]のより完全な理論的記述と統合することで、この作業は、典型的な中性子星の半径に非常に厳しい制限を提示します。クロマティはギズモードに語った。

「これは興味深い結果のように見えます。原子核物理学と二元中性子星合体GW170817からの重力波と電磁波の観測の組み合わせによる、正準中性子星の半径に対する新しい制約」と、工科大学の天体物理学者であるManuLinaresは書いています。新しい研究に関与していなかったスペインのカタロニアは、ギズモドへの電子メールで。

確かに、中性子星の驚くべきことは、それらが基本的に宇宙に浮かぶ巨大な素粒子物理学実験であり、それらは膨大な量の有用な情報を吐き出す傾向があるということです。科学者にとっての課題は、彼らの内部で実際に何が起こっているのかを理解することです。

「中性子星の注目すべき点は、それらが非常に高密度でコンパクトであるため、都市のサイズに拡大された単一の核原子と考えることができることです」とカパーノ氏はギズモードに語った。「これは、素粒子物理学が、星の質量、半径、外部の重力場にさらされたときに変形しやすいなど、星の巨視的特性に現れることを意味します。」

この場合、研究者たちは、中性子星の内部に存在すると推定される途方もない密度で、亜原子粒子がどのように相互作用しているかを予測することができました。

「GW170817は、マンハッタンとほぼ同じ大きさの半径と太陽の約1.5倍の質量を持つ2つの物体の衝突によって引き起こされました」とカパーノは言いました。「これは、恐竜が10億キロ離れた銀河の中で地球上を歩き回っていたときに起こりました。それから、1兆分の1ミリメートル未満の長さスケールで、素粒子物理学への洞察を得ました。私たちの重力波検出器と望遠鏡を計画、構築、保守した何千人もの科学者が達成した信じられないほどの感度の証拠であり、気が遠くなるようなものです。」

リナレス氏は、新しい論文が気に入ったが、GW 170817がこの新しい方法が適用された唯一のイベントであり、「方法の体系的な不確実性はまだ不明である」と述べた。

「半径の制約は、バイナリ中性子星合体の新しい観測によって、または超大質量中性子星を収容するときに、異なるモデルの仮定でより厳しくなるかもしれません」とリナレスはギズモドに語り、それらの巨大な2.3太陽質量中性子星を思い出させました。とにかく、11キロメートルの推定値は以前の測定値と一致しており、この研究は「二元中性子星合体のより多くの検出が期待される近未来への道を開く」と彼は述べた。

この論文はまた、天文学者が何を観察しないと期待すべきかという観点から、天文学者のためのいくつかの予測を提示しています。

具体的には、ブラックホールと中性子星が引き裂かれる中性子星が関与する合併は、天文学者にはめったに見られないと著者らは述べています。多くの場合、中性子星は丸ごと飲み込まれます。天文学者にとって、これは、電磁スペクトルでこれらのイベントの多くを検出することを期待するのではなく、重力波源として検出することを期待する必要があることを意味します。

「観測者の観点からは、ブラックホールと中性子星の合体が電磁スペクトルで垣間見られることはめったにないと聞いてがっかりしました」とCromartieは言いました。

まぁ。時々科学はそのようにならなければなりません。

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