Χρυσωρυχείο εκρήξεων kilonova που σφυρηλατήθηκαν από αστέρια νετρονίων που συγκρούονται μεταξύ τους

By | December 28, 2023

Ο χρυσός που συνθέτει το δαχτυλίδι, τα κοσμήματα και το ουράνιο που χρησιμοποιείται ως καύσιμο στα πυρηνικά εργοστάσια, πιστεύεται ότι προέρχεται από τις βίαιες συνθήκες που δημιουργούνται όταν δύο εξαιρετικά πυκνά νεκρά αστέρια που ονομάζονται αστέρια νετρονίων συγκρούονται.

Αυτή η σύγκρουση μεταξύ άστρων νετρονίων δημιουργεί επίσης κυματισμούς στο χωροχρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα, εκρήξεις ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας που ονομάζονται εκρήξεις ακτίνων γάμμα και μια λάμψη φωτός που ονομάζεται kilonova που μπορεί να ανιχνευθεί εδώ στη Γη. Οι υπογραφές από αυτό το συμβάν εντοπίστηκαν στις 17 Αυγούστου 2017.

Τώρα, μια ομάδα επιστημόνων, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Max Planck Institute for Gravitational Physics και το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ, χρησιμοποίησε ένα προηγμένο εργαλείο λογισμικού για να αναλύσει τις υπογραφές αυτής της έκρηξης kilonova, προσθέτοντας δεδομένα από ραδιοφωνικές και ακτίνες Χ παρατηρήσεις άλλων άστρων. στα νετρόνια, στους υπολογισμούς της πυρηνικής φυσικής και στις ανακαλύψεις από πειράματα σύγκρουσης που πραγματοποιήθηκαν σε επιταχυντές σωματιδίων εδώ στη Γη.

Η προσπάθεια θα μπορούσε να βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση των εξωτικών, ταραγμένων περιβαλλόντων που δημιουργούνται όταν υπερπυκνά νεκρά αστέρια συγκρούονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν τα μόνα μέρη που γνωρίζουν οι επιστήμονες που μπορούν να σφυρηλατήσουν στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο.

Σχετίζεται με: Μια κοντινή έκρηξη kilonova θα μπορούσε να απειλήσει όλη τη ζωή στη Γη. Αλλά μην ανησυχείς

“Η νέα μας μέθοδος θα βοηθήσει στην ανάλυση των ιδιοτήτων της ύλης σε ακραίες πυκνότητες. Θα μας επιτρέψει επίσης να κατανοήσουμε καλύτερα τη διαστολή του σύμπαντος και τον βαθμό στον οποίο σχηματίζονται βαριά στοιχεία κατά τη συγχώνευση άστρων νετρονίων”, δήλωσε το μέλος της ομάδας και η έρευνα Max Planck. Ινστιτούτο. Ο επιστήμονας της Βαρυτικής Φυσικής Τιμ Ντίτριχ είπε σε μια δήλωση.

Καταστροφές αστεριών νετρονίων ως ακραία κοσμικά εργαστήρια

Τα αστέρια νετρονίων γεννιούνται όταν τα τεράστια αστέρια έχουν ξεμείνει από καύσιμα για πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους. Αυτό προκαλεί την ταχεία κατάρρευση αυτού του πυρήνα καθώς τα εξωτερικά στρώματα του άστρου απομακρύνονται, αφήνοντας πίσω ένα σώμα με μάζα μεταξύ μίας και δύο φορές μεγαλύτερης αυτής του Ήλιου, συμπιεσμένο σε πλάτος ισοδύναμο με μια πόλη εδώ στη Γη, περίπου 19 χιλιόμετρα . (20 χιλιόμετρα).

Ως αποτέλεσμα, το υλικό που συνθέτει ένα αστέρι νετρονίων είναι τόσο πυκνό που ένα απλό κομμάτι στο μέγεθος ενός κύβου ζάχαρης, όταν μεταφερθεί στη Γη, θα ζύγιζε έως και 3.000 Empire State Buildings ή ολόκληρη την ανθρώπινη φυλή. Αυτή η νεκρή αστρική ύλη είναι επίσης εξαιρετική επειδή είναι πλούσια σε νετρόνια, σωματίδια που συνήθως περικλείονται σε ατομικούς πυρήνες με πρωτόνια.

Όταν τα αστέρια νετρονίων συγκρούονται, ψεκασμοί αυτής της πλούσιας σε νετρόνια ύλης εκτοξεύονται στο διάστημα. Αυτό δημιουργεί ένα περιβάλλον γεμάτο ελεύθερα νετρόνια που μπορούν να συλληφθούν γρήγορα από άλλα άτομα, δημιουργώντας πολύ βαριά στοιχεία πέρα ​​από τα όρια του περιοδικού πίνακα – κάτι που οι επιστήμονες αποκαλούν «διαδικασία ταχείας σύλληψης» ή «διαδικασία r».

Αυτά τα στοιχεία είναι ασταθή και διασπώνται σε σταθερά βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός και το ουράνιο. Αυτή η διάσπαση συνοδεύεται από την εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας – το φως που σχηματίζει το φλας kilonova.

Αυτό σημαίνει ότι η μελέτη του kilonova που εμφανίζεται μετά από μια συγχώνευση άστρων νετρονίων είναι ο μόνος τρόπος να μελετηθούν οι φυσικές διεργασίες που σφυρηλατούν στοιχεία πέρα ​​από τον σίδηρο, τα οποία δεν μπορούν να δημιουργηθούν στις φλεγόμενες καρδιές ακόμη και των πιο ογκωδών αστέρων.

Μέχρι στιγμής, μόνο μία συγχώνευση αστεριών νετρονίων σε ένα συρρικνούμενο δυαδικό σύστημα έχει καταγραφεί στα βαρυτικά κύματα και στις ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές του.

Το συμβάν, που ονομάζεται GW170817, προέκυψε από τη σύγκρουση άστρων νετρονίων που βρίσκονται 130 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, τα οποία περιστράφηκαν μαζί και συγχωνεύτηκαν, δημιουργώντας σήματα που εντοπίστηκαν εδώ στη Γη το 2017.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το λογισμικό της για να δημιουργήσει ένα μοντέλο αυτού του γεγονότος που αποτελείται από βαρυτικά κύματα από τις τελευταίες σπείρες αυτών των άστρων νετρονίων το ένα γύρω από το άλλο, προτού συγκρουστούν, την έκρηξη ακτίνων γάμμα που απελευθερώθηκε όταν συνέβη η σύγκρουση και την εκπομπή kilonova που εκπέμπεται από το περιβάλλον γύρω από τη συγχώνευση μεταξύ ημερών και ετών μετά την εμφάνισή της.

«Αναλύοντας τα δεδομένα συνεκτικά και ταυτόχρονα, λαμβάνουμε πιο ακριβή αποτελέσματα», δήλωσε το μέλος της ομάδας Peter TH Pang, επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης.

Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να περιγράψει με ακρίβεια τι συνέβη κατά τη διάρκεια αυτής της συγχώνευσης αστεριών νετρονίων που συνέβη πριν από περισσότερα από 130 εκατομμύρια χρόνια και η οποία θα εμπλουτίσει το περιβάλλον της με χρυσό, ουράνιο και άλλα βαριά στοιχεία.

Σχετίζεται με

– Έκπληξη! Η σύγκρουση αστεριών νετρονίων δημιουργεί τέλεια σφαιρικές εκρήξεις «κιλόνοβα».

– Πιθανή τεράστια έκρηξη «kilonova» δημιουργεί επική λάμψη

– Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εντοπίζει σπάνιο βαρύ χημικό στοιχείο στην έκρηξη «kilonova».

Το μοντέλο που αναπτύχθηκε από την ομάδα θα πρέπει να είναι κατάλληλο για χρήση στη λεπτομέρεια των γεγονότων που συμβαίνουν όταν άλλα αστέρια νετρονίων συγκρούονται.

Αυτή η έρευνα θα ενισχυθεί καθώς οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων που εδρεύουν στις ΗΠΑ (LIGO), οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων Virgo με έδρα την Ιταλία και τον ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων Kamioka (KAGRA) λαμβάνουν ενημερώσεις πριν από μελλοντικές παρατηρήσεις που θα “ακούνε «για ακόμη περισσότερους κυματισμούς στο χωροχρόνο που εκτοξεύονται από τις συγκρούσεις άστρων νετρονίων.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *