Ses hızının incelenmesi, ağır nötron yıldızlarının sert bir örtüye ve yumuşak bir çekirdeğe sahip olduğunu, hafif nötron yıldızlarının ise yumuşak bir örtüye ve sert bir çekirdeğe sahip olduğunu ortaya çıkardı – tıpkı farklı çikolatalı pralinler gibi. Kredi bilgileri: Peter Kiefer ve Luciano Rezzolla
Fizikçiler, nötron yıldızlarının daha önce açıklanamayan diğer özelliklerini ortaya çıkarmak için bir milyondan fazla durum denklemi modelliyor.
Frankfurt Goethe Üniversitesi’ndeki fizikçiler, kapsamlı model hesaplamaları yoluyla, maddenin muazzam yoğunluklara ulaştığı nötron yıldızlarının iç yapısı hakkında genel sonuçlara ulaştılar: kütlelerine bağlı olarak yıldızlar çok sert veya çok yumuşak bir çekirdeğe sahip olabilir. Bulgular aynı anda iki makale halinde yayınlandı.
Nötron yıldızları, bir yıldızın ölümünden sonra oluşabilen son derece kompakt nesnelerdir. Güneşimizin kütlesine veya daha fazlasına sahipler, ancak büyük bir şehrin çapına sahip bir küreye inanılmaz derecede sıkıştırılmışlar. 60 yılı aşkın bir süre önce keşfedilmelerinden bu yana, bilim adamları yapılarını deşifre etmeye çalışıyorlar. Ancak şu ana kadar nötron yıldızlarının içi hakkında çok az şey biliniyor.
Aşırı özellikleri, laboratuvarda Dünya’da yeniden yaratılmalarını engellediğinden, en büyük zorluk nötron yıldızlarının içindeki aşırı koşulları simüle etmektir. Bu nedenle, yoğunluk ve sıcaklıktan çeşitli özelliklerin durum denklemleri yardımıyla tanımlandığı birçok model vardır. Bu denklemler, yıldız yüzeyinden iç çekirdeğe kadar nötron yıldızlarının yapısını tanımlamaya çalışır.
Şimdi Frankfurt Goethe Üniversitesi’ndeki fizikçiler yapboza daha önemli parçalar eklemeyi başardılar. Teorik Fizik Enstitüsü’nde Prof. Luciano Rezzolla liderliğindeki çalışma grubu, bir yandan teorik nükleer fizikten elde edilen veriler, diğer yandan astronomik gözlemler tarafından belirlenen kısıtlamaları karşılayan bir milyondan fazla farklı durum denklemi geliştirdi.
Durum denklemlerini değerlendirirken, çalışma grubu şaşırtıcı bir keşifte bulundu: “Hafif” nötron yıldızları (kütleleri yaklaşık 1,7 güneş kütlesinden daha küçük olan) yumuşak bir mantoya ve sert bir çekirdeğe sahip gibi görünürken, “ağır” nötron yıldızları (kütleleri olan) 1,7 güneş kütlesinden daha büyük) bunun yerine sert bir mantoya ve yumuşak bir çekirdeğe sahiptir.
Luciano Rezzolla, “Bu sonuç çok ilginç, çünkü bize nötron yıldızlarının merkezinin ne kadar sıkıştırılabilir olabileceğine dair doğrudan bir ölçü veriyor,” diyor. merkezinde fındık, yumuşak çikolata ile çevrelenmişken, ağır yıldızlar daha çok sert bir tabakanın yumuşak bir dolgu içerdiği çikolatalar gibi düşünülebilir.
Bu kavrayış için çok önemli olan, lisans öğrencisi Sinan Altıparmak’ın çalışma odağı olan sesin hızıydı. Bu miktar ölçüsü, ses dalgalarının bir nesne içinde ne kadar hızlı yayıldığını açıklar ve maddenin ne kadar sert veya yumuşak olduğuna bağlıdır. Burada Dünya’da, gezegenin içini keşfetmek ve petrol yataklarını keşfetmek için ses hızı kullanılıyor.
Fizikçiler, durum denklemlerini modelleyerek, nötron yıldızlarının daha önce açıklanamayan diğer özelliklerini de ortaya çıkarabildiler. Örneğin, kütleleri ne olursa olsun, büyük ihtimalle sadece 12 km’lik bir yarıçapları vardır. Bu nedenle, Goethe Üniversitesi’nin memleketi Frankfurt kadar büyük çaptadırlar.
Yazar Dr. Christian Ecker şöyle açıklıyor: “Kapsamlı sayısal çalışmamız, yalnızca nötron yıldızlarının yarıçapları ve maksimum kütleleri için tahminler yapmamıza değil, aynı zamanda ikili sistemlerdeki deforme olabilirliklerine, yani her birini ne kadar güçlü bir şekilde bozduklarına ilişkin yeni sınırlar belirlememize olanak tanıyor. diğerleri yerçekimi alanları aracılığıyla. Bu içgörüler, gelecekteki astronomik gözlemler ve keşiflerle bilinmeyen durum denklemini tam olarak belirlemek için özellikle önemli hale gelecektir. yerçekimi dalgaları birleşen yıldızlardan.”
Bu nedenle, nötron yıldızlarının içindeki maddenin tam yapısı ve bileşimi bir sır olarak kalmaya devam ederken, keşfine kadar beklemek kesinlikle bir veya iki çikolata ile tatlandırılabilir.
Referanslar:
Sinan Altıparmak, Christian Ecker ve Luciano Rezzolla’nın yazdığı “Nötron Yıldızlarında Ses Hızı Üzerine”, 10 Kasım 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac9b2a
“A General, Scale- Independent Description of the Sound Speed in Neutron Stars”, yazan Christian Ecker ve Luciano Rezzolla, 10 Kasım 2022, Astrofizik Dergi Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8674
