Materiał gwiazd neutronowych 10 MILIARDÓW RAZY MOCNIEJSZY od stali

Napisane przez Amon w Wrzesień - 21 - 2018

Zespół kanadyjskich i amerykańskich naukowców obliczył wytrzymałość materiału znajdującego się głęboko w skorupie gwiazd neutronowych. Zgodnie z badaniami, nuklearny makaron, bo o nim mowa, jest prawdopodobnie najtwardszym materiałem we Wszechświecie.

Matthew Caplan z McGill University wraz z kolegami z Indiana University oraz California Institute of Technology przeprowadzili obliczenia i symulacje komputerowe niezwykle gęstego materiału, który znajduje się w skorupie gwiazd neutronowych. Zgodnie z wyliczeniami, nuklearny makaron jest 10 miliardów razy mocniejszy od stali.

Gwiazdy neutronowe są jednym z końcowych stadiów cyklu życia gwiazd o dużych masach. Są również jednymi z najgęstszych obiektów we Wszechświecie. Swoją nazwę zawdzięczają dominującemu składnikowi – neutronom. Gwiazdy takie są efektem wybuchu supernowej. Duże ciśnienie powstałe podczas zapadania się jądra supernowej powoduje, że maleją odległości między jądrami i elektronami, a same elektrony łączą się z protonami na skutek czego, powstaje materia składająca się głównie z neutronów.

 

– Twardość skorupy gwiazdy neutronowej, szczególnie jej wewnętrznej części ma związek z dużą liczbą problemów astrofizycznych, ale niestety nie jest dobrze zrozumiana – przyznał Caplan, główny autor artykułu zgłoszonego i zaakceptowanego do publikacji w „Physical Review Letters”, a obecnie dostępnego w archiwum preprintów arXiv.

Eksplozja supernowej może skompresować obiekt wielości słońca do wielkości dużego miasta. Tak duża gęstość powoduje, że materiał, który tworzy gwiazdę neutronową, znany jako nuklearny makaron, ma unikalną strukturę.

Jak można sobie łatwo wyobrazić, odtworzenie tego rodzaju gęstości w warunkach laboratoryjnych jest mało prawdopodobne, przynajmniej obecnie. Ale naukowcy mają dostęp do potężnych komputerów, dzięki czemu mogą budować modele i przeprowadzać symulacje, co można uznać za namiastkę laboratorium.

Ta niewiarygodnie wręcz wysoka gęstość ściska i deformuje jądra atomów tworząc struktury, które naukowcy porównali do… makaronu. Stąd nazwa tej niezwykle skondensowanej materii, która tworzy się wewnątrz skorupy gwiazd neutronowych. Niektóre struktury są spłaszczone w postaci arkuszy, jak lasagne, niektóre wyglądają jak rurki bucatini, są też takie przypominające spaghetti czy gnocchi.

Fot. McGill University

Naukowcy stworzyli modele symulowanych nuklearnego makaronu i zastosowali nacisk, aby zobaczyć, jak zareaguje materiał. Odkryli, że siła potrzebna do przełamania makaronu nuklearnego była 10 miliardów razy większa niż ta potrzebna do przełamania stali. Chociaż skorupa gwiazdy neutronowej została uprzednio obliczona jako niezwykle twarda, to materia znajdująca się poniżej okazała się jeszcze twardsza.

Badacze wykazali też, że niezwykle gęste obszary poniżej skorupy gwiazdy neutronowej są nierównomiernie rozłożone i mają nieregularny charakter.

Wyniki prac naukowców mogą pomóc astrofizykom lepiej zrozumieć fale grawitacyjne, takie jak te wykryte w zeszłym roku, gdy zderzyły się dwie gwiazdy neutronowe. Zgodnie z obliczeniami, nawet samotne gwiazdy neutronowe mogą wytwarzać niewielkie fale grawitacyjne.

– Nasze wyniki są cenne dla astronomów badających gwiazdy neutronowe. Ich zewnętrzna warstwa jest częścią, którą faktycznie obserwujemy, więc musimy to zrozumieć, aby interpretować astronomiczne obserwacje tych gwiazd – powiedział Caplan.

– W ekstremalnych warunkach zachodzi wiele interesujących zjawisk fizycznych, a zatem zrozumienie fizycznych właściwości gwiazdy neutronowej jest sposobem, w jaki naukowcy testują swoje teorie i modele. Nasze wyniki wymagają ponownego przeanalizowania wielu problemów – dodał Caplan.

 

Źródło: McGill UniversityScience News, fot. Casey Reed/ Penn State University/ Wikimedia Commons

Artykuł pochodzi z witryny: www.dzienniknaukowy.pl

4 Udostępnień
Kategorie: Nauka / Kosmos

Zostaw komentarz


*

code


  • Facebook

Szukaj temat