• Nøytronstjerner

Romtid rister: For første gang ser astronomer et svart hull som spiser en nøytronstjerne

• 2025

For første gang noensinne har astronomer oppdaget det skumleste i universet som spiser den nest skummelste tingen: Et svart hull som sluker en nøytronstjerne.

når begynner gutter å savne deg etter et brudd

Dette er samtidig et av de kuleste og mest rystende forskningsresultatene jeg noensinne har skrevet om. En sammenslåing mellom disse to tetteste objekttypene i universet skaper en enorm eksplosjon, men likevel en som er helt mørk. Den eneste måten den ble oppdaget på fordi den bokstavelig talt ristet stoffet i romtiden .

Enda bedre? Astronomer oppdaget en annen bare ti dager senere.

De fryktinngytende hendelsene ble funnet av LIGO-Virgo-samarbeidet , anlegg designet for å oppdage gravitasjonsbølger , faktiske krusninger i stoffet i romtiden. Einstein spådde at disse bølgene ville bli generert av at en hvilken som helst masse ble akselerert, men de er for lave amplituden og grøtaktig til å oppdage med mindre objektet er massivt, tett og akselerert hardt.

Når sorte hull eller nøytronstjerner smelter sammen, akselereres imidlertid objekter som bare er kilometer på tvers, men veier like mye som stjerner rundt hverandre med sjelknusende hastigheter, nok til å skape skarpe gravitasjonsbølger. Disse bølgene ekspanderer utover med lysets hastighet, men svekkes med avstanden. Vi kan oppdage dem fra hundrevis av millioner eller milliarder av lysår unna, men da har de svekket seg så mye at romtiden er ekstremt liten, og derfor ble de spådd for et århundre siden, men ble ikke først oppdaget direkte før i 2015 ( Jeg har detaljer om den første viktige oppdagelsen og hvordan alt dette fungerer i en artikkel fra den tiden).

Kunstverk som viser sammenslåing av en nøytronstjerne (høyre) med et svart hull (venstre). Kreditt: Carl Knox (OzGrav)

hvor lenge er boo en madea halloween

Flere titalls hendelser har blitt sett siden den gang, for det meste par med sorte hull som smeltet sammen, selv om nøytronstjernesammenslåinger har blitt sett dobbelt så godt. Inntil nå har det imidlertid aldri blitt sett noen sorte hull for å spise en nøytronstjerne - faktisk har det ikke blitt oppdaget noe binært system med svart hull/nøytronstjerne i galaksen vår!

Hendelsene ble oppdaget 5. januar 2020 og 15. januar 2020, og kalles henholdsvis GW200105_162426 og GW200115_042309 ( GW for gravitasjonsbølge, og deretter er tallene for datoen og klokkeslettet på dagen de ble oppdaget). Den første (la oss kalle den GW200105) var et sterkt signal, men bare sett tydelig på en av tre detektorer (en andre ble stengt av den gangen, og den ble bare sett svakt i den tredje). Den andre (GW200115) ble sett på alle tre^*.

Når en gravitasjonsbølge passerer gjennom jorden, forteller bølgenes form og styrke oss mye om systemet som skapte dem. Begge hendelsene var statistisk signifikante (noe som betyr at astronomer tror de er virkelige), og i begge tilfeller var massene av de to objektene som fusjonerte ganske lave.

En nøytronstjerne er utrolig liten og tett, og pakker solmassen til en ball bare noen få kilometer på tvers. Dette kunstverket skildrer en sammenlignet med Manhattan. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center

De to komponentene som fusjonerte i GW200105 hadde masser på 8,9 og 1,9 ganger solens masse (med usikkerhet på henholdsvis 1,3 og 0,3 ganger solens masse). Den første komponenten er godt inne i svart hulls territorium - Vi tror at minimumsmassen for denne typen sorte hull er omtrent 2,8 ganger solens . Den andre er imidlertid under denne grensen, så det er nesten helt sikkert en nøytronstjerne : The utrolig tett kjerne av en massiv stjerne etter at stjernen har eksplodert som en supernova. En kule av nøytronium (som denne saken kalles) på størrelse med en tyggegummi ville veie like mye som hvert eneste menneske på jorden tilsammen .

Det samme gjelder for den andre hendelsen, GW 200115: Massene er 5,7 (± 2 eller så) og 1,5 (± 0,5 eller så) ganger solens. Så igjen, ganske tydelig et svart hull og en nøytronstjerne.

Begge systemene startet livet som to normale, men massive stjerner som kretset rundt hverandre. En var sannsynligvis 20 eller så ganger solens masse. Den gikk raskt gjennom kjernefysisk drivstoff, sannsynligvis på bare noen få millioner år. Den svulmet deretter opp til en rød supergigantstjerne (som Antares eller Betelgeuse). Den var så stor at den sannsynligvis oppslukte eller nesten slukte følgesvennen kort, og den andre stjernen ville ha trukket mye masse av den første stjernen, noe som gjorde seg mer massiv.

Den første stjernen eksploderte deretter og dannet et svart hull. Til slutt eksploderte også den andre stjernen og dannet en nøytronstjerne (eller, avhengig av de første massene og hvor raskt den ene mistet materiale til den andre, kunne den vært omvendt). Uansett var det som var igjen en nøytronstjerne som kretset rundt et svart hull.

Hvis en tredje stjerne var i systemet, kunne den ha sparket de to ut av balanse og gjort dem i bane nærmere hverandre. Eller det er mulig at de over milliarder av år sendte ut svake gravitasjonsbølger mens de kretset, mistet energi og sakte spiraliserte seg sammen. Uansett, til slutt kom de tett nok sammen, og BANG. Det sorte hullet svelget nøytronstjernen.

hvorfor er mrs doubtfire vurdert til side 13

Forresten, hvis du er nysgjerrig: Det som er igjen etter denne hendelsen er et mer massivt og større svart hull. Det er en del av hele det sorte hullet: Fall inn, og du er nå en del av det sorte hullet.

Orbitalenergien til et slikt system rett før det siste øyeblikket er vanskelig å forstå. To objekter på totalt flere ganger solens masse hvirvler rundt hverandre med nesten lysets hastighet. Den energien må gå et sted når de to smelter sammen. Hvor det går, er å riste romtiden.

Når dette skjer, blir noe av massen i systemet konvertert direkte til energien fra gravitasjonsbølger. Dette er en enorm mengde energi. I disse to nye tilfellene ble omtrent halvparten av solmassen omgjort til energi. Vær oppmerksom på at dette gjøres via ligningen E = mc^2, og lysets hastighet i firkant er et veldig, veldig stort tall. De siste øyeblikkene varte bare sekunder, men energimengden var omtrent 1 00 quintillion ganger solens totale lysstyrke (10^tjue) over samme tid!

Likevel var det nesten helt sikkert helt mørkt. Ingen lys ble sendt ut i det hele tatt (ingen blitz ble sett av noen teleskoper, i det minste, og ingen var nødvendigvis forventet). All energien gikk inn i gravitasjonsbølger. Begge hendelsene var omtrent en milliard lysår unna, og over den store avstanden svekket signalene seg enormt. Da de kom hit var de knapt hvisker. Faktisk, for å være ærlig, ville en hvisking nær detektorene forårsake et langt større signal enn disse hendelsene gjorde.

Fusjoner som disse er viktige fordi vi egentlig ikke helt forstår hvordan et sort hull og nøytronstjernesystem dannes, eller hvordan det utvikler seg over tid. Bare det å se disse hendelsene forteller oss at disse binære systemene eksisterer - en god start - og også hvor ofte de skjer i vårt lokale volum (av disse forventer vi at det er omtrent én sammenslåing hver uke et sted innen 2 milliarder lysår fra oss). Hvis det oppdages flere, vil det hjelpe astronomer å finne ut hvordan disse massive stjernefilmene oppfører seg.

bekreftelser for å få eksen din tilbake

Som er flott! Så lenge de er langt unna. Den typen hendelser er bra for meg når det skjer i en annen galakse. Selv en nærmere ville være kult, for å få et bedre signal og kunne analysere det bedre. Men når et kosmisk monster spiser et annet, så fantastisk og kult som det er, synes jeg at jeg ikke har noe imot å ha et neseblodssete.

^* I 2019 ble en lignende hendelse oppdaget, hvor et massivt svart hull fusjonerte med det som sannsynligvis er et veldig lavt masse svart hull. Det er mulig det andre objektet var en ekstremt massiv nøytronstjerne, men ganske usannsynlig.