중성자 별 물리학의 황금 시대가 도착했습니다

거대한 별이 초신성에서 죽으면 폭발은 끝의 시작일뿐입니다. 별의 물질의 대부분은 멀리 던져 지지만 별의 철분이 가득한 심장은 뒤에 남아 있습니다. 이 코어는 두 개의 태양만큼 많은 질량을 포장하고 맨해튼의 길이에 걸쳐있는 구로 빠르게 수축합니다. 분쇄 내부 압력에 충분히 짜 에베레스트 산 크기의 설탕 입방체—퓨즈 양자 양성자 및 전자으로 중성자.

천문학 자들은 중성자 별이 어떻게 태어 났는지에 대해 많이 알고 있습니다., 그러나 이러한 초 고밀도 코어 내부에서 정확히 어떤 일이 발생하는지는 수수께끼로 남아 있습니다. 일부 연구자들은 중성자가 중심까지 모든 길을 지배 할 수 있다고 이론화합니다. 다른 사람 가설 놀라운 압력 압축 재료로 더 이국적인 입자 또는 찌그러뜨리고 변형에서 특별한 방법이다.

이제 후,수십 년 동안 추측,연구진은 가까워지고 해결하는 수수께끼의 부분에 감사하는 기기에서 국제우주정거장이라는 중성자 별 인테리어 구성 탐색기(NICER).,

마지막 월,이 NASA 의 우주 전망대 제공되는 천문학부의 가장 정확한 측정을 만들의 중성자 별의 질량과 radius1,2,뿐만 아니라 예기치 않은 결과에 대한 그것의 자 필드 1,3. 더 좋은 팀은 앞으로 몇 달 안에 더 많은 별에 대한 결과를 발표 할 계획입니다. 다른 데이터는 중성자 별이 함께 충돌 할 때 뒤틀리는 것을 볼 수있는 중력파 관측소에서 들어오고 있습니다. 이러한 결합 된 관측을 통해 연구자들은 중성자 별의 내장을 채우는 것에 대해 제로를 할 태세를 취하고 있습니다.,

이 분야의 많은 사람들에게 이러한 결과는 우주에서 가장 어리둥절한 물체 중 일부에 대한 연구에서 전환점을 나타냅니다. “이 시작하 황금 시대의 중성자-성급 물리학,”says Jürgen 샤프너-Bielich,이론 물리학에는 괴테 대학교에서 프랑크푸르트,독일.

2017 년에 시작을 타고 스페이스 팔콘 9 켓,US$62 백만 더 좋은 망원경을 밖에 앉아 공간이역과를 수집하 X-레이에서 오는 펄사—회전 중성자 별는 입자 방출과 에너지를 엄청난 열 스위는 다음과 같 빔서 등대 등이 있습니다., X-레이 발생에서 백만 정도 핫스팟에서 펄서의 표면에 강력한 자기장을 찢는 충전된 입자가 외부와 끊임없이 그들을 다시 아래로서 상대 자극.

NICER 는 56 개의 금 코팅 망원경을 사용하여 이러한 X 선을 감지하고 도착을 100 나노초 이내로 타임 스탬프합니다. 이 기능으로,연구진할 수 있는 정확하게 추적 핫스팟으로 중성자 별 채찍 주위에 최대 1,000 번 두 번째입니다. 핫스팟은 오브젝트를 가로 질러 스윙하면서 볼 수 있습니다., 그러나 중성자 별은 시공간을 너무 강하게 휘게하여 NICER 도 지구에서 멀리 향하는 핫스팟에서 빛을 감지합니다. 아인슈타인의 일반 상대성 이론은 빛의 굽힘 양을 통해 별의 질량 대 반경 비율을 계산하는 방법을 제공합니다. 그와 다른 관찰은 천체 물리학 자들이 사망 한 별의 질량과 반경을 고정시킬 수있게합니다. 그 두 속성은 코어에서 아래로 무슨 일이 일어나고 있는지를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

깊고 어두운 미스터리

중성자 별은 더 깊어 질수록 더 복잡해집니다., 아래에 얇은 분위기를 만들어는 대부분의 수소 및 헬륨,별의 잔재는 생각을 자랑하는 외부 표면 그냥 센티미터 또는 두 개의 두께를 포함하는 원자핵을 갖는 전자. 연구자들은 이온화 된 원소가 다음 층에서 함께 포장되어 내부 지각에 격자를 생성한다고 생각합니다. 더욱 아래로,압력이 너무 심해서는 거의 모든 양자의 결합은 전자으로 중성자,그러나 무엇을 넘어 발생하는 어두운에서 최고의(보 밀도관’).,

“그것은 하나의 일을 알고,재료를.”라고 조 읽기,천체 물리학에서 캘리포니아 주립대학교 풀러턴 캠퍼스 등이 있습니다. “레시피를 이해하는 것은 또 다른 일이며,그 성분들이 서로 어떻게 상호 작용할 것인지를 이해하는 것입니다.”

물리학 자들은 지구상의 입자 가속기 덕분에 어떤 일이 일어나는지에 대한 아이디어를 가지고 있습니다., 에서 같은 시설을 Brookhaven 국립 연구소에서 업튼,뉴욕,CERN 의 lhc 근처에는 스위스 제네바,연구원은 박살이 함께 무거운 이온 그와 같은 리드 및 골드,을 만드 간단한 컬렉션의 기념비적 조밀한 소재입니다. 하지만 이러한 운동 실험을 생성을 억 또는 조원 정도가 깜박이는 양성자 및 중성자에 용해한 수프 그들의 구성하는 쿼크와 글루온. 지상파 계측기는 중성자 별 내부의 비교적 온화한 수백만 도의 조건을 조사하는 데 어려움을 겪습니다.,발생할 수있는 것에 대한 여러 가지 아이디어가 있습니다. 쿼크와 글루온이 자유롭게 돌아 다니는 것일 수 있습니다. 또는 극한의 에너지는 하이퍼온이라고 불리는 입자의 생성으로 이어질 수 있습니다. 중성자와 마찬가지로이 입자는 3 개의 쿼크를 포함합니다. 하지만 반면,중성자 포함한 가장 기본적이고 가장 낮은 에너지 쿼크,로 알려져 있고 다운 쿼크에,하이퍼 론은 적어도 하나의 그들로 대체하는 이국적인’이상하다’라는 quark. 또 다른 가능성은 중심의 중성자 별은 Bose–Einstein condensate,물질의 상태에있는 모든 아원자 입자는 법적으로 단일 quantum-mechanical entity., 그리고 이론가들도 훨씬 더 엉뚱한 전망을 꿈꿔 왔습니다.

결정적으로,각각의 가능성을 다시 밀 것에 특성에 대한 방법 중성자 별의 거대한다. 그들은 다른 내부 압력을 생성하고 따라서 주어진 질량에 대해 더 크거나 작은 반경을 생성합니다. 중성자 별로 보즈–아인슈타인 응축 센터,예를 들어,가능성이 높은 작은 반경보다 하나에서 일반 소재 등의 중성자. 유연한 하이퍼 론 물질로 만들어진 코어를 가진 하나는 여전히 더 작은 반경을 가질 수 있습니다.,

“유형의 입자와 힘들 사이에 영향을 얼마나 연약하거나 찌부러 재료입니다,”라고 안나 와트,더 좋은 팀 구성원에서 암스테르담 대학교도 있습니다.

사이의 차별화 모델입한 정확한 측정을 필요로의 크기와 대량의 중성자 별지만,연구자들은 아직 할 수 있었을 그들의 기술 미세기에 충분한 수준을 말하는 가능성은 가능성이 높습니다. 그들은 일반적으로 이진 쌍으로 중성자 별을 관찰함으로써 질량을 추정합니다., 물체가 서로 궤도를 돌면서 서로 중력 적으로 잡아 당기고 천문학 자들은 이것을 사용하여 질량을 결정할 수 있습니다. 수치는 최대 하나의 태양 질량의 오차 막대를 포함 할 수 있지만 대략 35 개의 별은이 방법으로 질량을 측정했습니다. 단순한 제거는 또한 그들의 반경을 계산하지만,많은 경우에,이 기법을 결정할 수 없는 이 값보다 더 나은 몇 킬로미터 떨어—로 다섯 번째의 크기의 중성자 별.,

NICER 의 핫스팟 방법은 1999 년에 시작되어 아직 가동중인 유럽 우주국의 XMM-Newton X-ray observatory 에서 사용되었습니다. NICER 는 4 배 더 민감하며 xmm-Newton 보다 수백 배 더 나은 시간 해상도를 가지고 있습니다. 다음 두 세 년,팀을 것으로 기대할 수 있을 사용하는 멋진 작품으로 대중과 반경의 다른여섯,목표 달아 아래로 자신의 반경 내에서 반 킬로미터., 이와 함께 정밀도,그룹이 될 것입니다뿐만 아니라 배치 계획을 세우고 시작으로 중성자-성급 상태 방정식에 관한 질량을 반경 또는 동등하게 내부에 압력을 밀도 있습니다.

경우 과학자들은 특히 행운의하고 자연 발생하는 특히 좋은 데이터,좋을 수 있을 제거하는 데 도움이의 특정 버전 이니다. 하지만 대부분의 물리학자들은 생각하는,그 자체로 전망대에 아마이 좁은 아래로 보다는 오히려 완전히 규칙의 모델에서 일어나는 신비로운 객체’코어 있습니다.,

“이것은 여전히 우리가 지금 어디에 있는지에 대한 커다란 진보 일 것입니다.”라고 Watts 는 말합니다.

필드 선

좋 최초의 대상이었 J0030+0451,고립된 펄사전 약 200 배의 초당 및 337 섹(1,100 광년)지구에서 별자리에서 물고기 자리입니다.

두 그룹으로 활동하고 있는 주로 대학에서의 Amsterdam1 및 다른 led 에 의해 연구자들은 대학 메릴란드 대학에서 대학 Park2—이 별도로를 통해 체질 850 시간의 관찰,으로 봉사에 대한 검사를 한다.,

기 때문에 핫스팟 가벼운 곡선은 그렇게 복잡한 그룹이 필요한 슈퍼컴퓨터 모델링하는 다양한 구성과 작업을 하는 사람에 가장 적합한 데이터이다. 하지만 모두가 함께 했 유사한 결과,그를 찾는 J0030 질량을 가지고 있는 1.3 1.4 또는 시간은 태양의 반경 약 13 킬로미터 있습니다.,

그 결과하지 않은 결정적인:들을 지원하는 데 사용되는 하나의 평범한 또는 예측을 내세 무엇을위한의 내부에 내장의 중성자 별. “필요는 전혀 없습니다 아무것도에 대한 펑키하거나 미치거나인”라고 앤드류 스타이너,핵 천체 물리학의 대학에서 테네시,녹스빌.

연구자들은 핫스팟의 모양과 위치에 대한 연구 결과와 함께 더 큰 놀라움을 얻었습니다., 의 정식 보기 중성자 별이 그들의 자력선처럼 보이는 사람들 주변에는 막대 자석으로,북쪽과 남쪽 면에서 나오는 원점에 상대편의 끝난다. 대조적으로,네덜란드 슈퍼 컴퓨터 시뮬레이션 묵시적인 모두의 J0030 의 핫스팟의 남반구,그리고 그 중 하나가 길고 크레센트-shaped1. 메릴랜드 팀은 또한 함께했다는 가능성의 세 핫스팟 솔루션:두 남쪽 타원형 모양의 것 및 최종 근처 원 회전 south pole3.,

“그럼 그들이 가질 수 있는 첫 번째 실물 탐지의 펄서는 기둥하지 않은 180 도의 분리”라고 나탈리 Webb,천체 물리학 연구소에서 연구에서는 천체 물리학과 Planetology 툴루즈,프랑스,사람을 모델로 이러한 가능성이 있다. “사실이라면 환상적입니다.”

결과를 강화한 이전의 관찰과 이론을 제안하는 중성자 stars’자기장은 일조 시간보다 강한 태양의 복잡할 수 있습보다 일반적으로 간주됩니다., 그들이 처음 형성 한 후,펄서는 수백만 년에 걸쳐 회전을 늦추는 것으로 생각됩니다. 하지만 그들은 동반자 호텔 궤도 그들의 주위에,그들도 훔치는 물자 및 각 운동량에서 이 파트너를 강화,그들의 회전하는 superfast 속도입니다. 으로 문제가 입금에서 성급의 외관,몇 가지 이론가 제안에 영향을 미칠 수 있는 유체 같은 층의 표면 중성자 생성,거대한 소용돌이는 트위스트의 중성자 별 자기장으로 홀수랍니다., 동반자 수 궁극적으로 소비되거나중량는 중력하여 약속 안함하고 멀리 날아으로,수되었을 경우 지금은 독방 J0030.

작업 진행 중

NICER 는 반경 측정의 정밀도를 더욱 향상시키기 위해 J0030 을 계속 관찰하고 있습니다. 동시에,팀은 두 번째 대상,백색 왜성 동반자가있는 약간 무거운 펄서의 데이터를 분석하기 시작했습니다., 다른 천문학자들이 사용하고 있는 관측이는 한 쌍의 궤도 춤을 확인하 펄서의 대량을 의미하는,더 좋은 연구원은 독립적인 측정할 수 있도록 사용할 수 있는 검증의 결과입니다.

사이에서 멋진의 대상은 팀은 계획을 포함해서 적어도 몇 가지의 질량은 펄 포함하여 현재 레코드 홀더를 위한 가장 거대한 중성자 별—는 짐승으로 대량 2.14 는 시간입니다. 즉,연구자들은 중성자 별이 블랙홀로 붕괴되는 지점 인 상한선을 조사 할 수 있어야합니다. 2.14-태양 질량 물체조차도 이론가들이 설명하기에 도전적입니다. 몇몇 연구자들은 또한 NICER 가 질량이 같지만 반경이 다른 두 개의 중성자 별을 찾을 수 있다고 제안했습니다., 그것은 약간의 차이가 두 개의 별개의 코어를 만드는 전이 지점의 존재를 암시 할 것입니다. 하나는 예를 들어 주로 중성자를 포함 할 수 있고 다른 하나는 더 이국적인 물질로 구성 될 수 있습니다.

더 좋은 선봉에 있지만,펄서의 깊이를 배관하는 유일한 악기는 아닙니다. 2017 년에는 미국 레이저 간섭계 중력-파 관측소(LIGO),와 함께 처녀 자리에 탐지기,이탈리아에서 선택 신호 두 가지에서 중성자 별 충돌 및 병합 together4., 으로 회전의 주위에 하나는 또 다른 충돌하기 전에,그들은 방출 중력이 파도에 대한 정보가 포함 된 스타의 크기와 구조입니다. 각 별의 거대한 중력 영향은 파트너를 잡아 당기고 변형시켜 두 구체에서 눈물 방울 모양으로 윤곽을 잡았습니다. 그 마지막 순간의 왜곡의 양은 물리학 자들에게 중성자 별 내부의 물질의 가단성에 대한 단서를 제공합니다.

루이지애나 주 리빙스턴에있는 LIGO 의 시설은 지난 4 월 두 번째 중성자 별 스매쉬 업을 포착했으며 더 많은 이벤트가 언제든지 발견 될 수있었습니다., 지금까지 두 합병은 중성자 별 인테리어의 특성만을 암시 해 왔으며,특히 변형이 불가능하다는 것을 암시합니다. 하지만 현재 세대의 시설할 수 없습을 관찰하는 중요한 마지막 순간 때,warping 것 최고가 표시한 내부 조건을 가장 명확하다.

가미오카 중력파 탐지기에서 히다,일본,예상되는 온라인으로 올해 말에 인도에서 주도권 중력-파 관측 근처 Aundha Naganath,하지만,2024., LIGO 와 처녀 자리와 함께,그들은 잠재적으로 심지어 충돌로 이어지는 순간의 세부 사항을 캡처,감도를 향상시킬 것입니다.

미래를 더 자세히 살펴보면 여러 가지 계획된 계측기가 더 좋고 현재의 중력파 관측소를 회피하는 관측을 할 수 있습니다. 중국–유럽 위성 이라고 강화된 X-ray 타이밍고 Polarimetry 임무,또는 eXTP,에 출시 할 것으로 예상된 2027 및 연구 모두 절연 및 이진 중성자 별을 결정하는 데 도움이 그들의 방정식의 상태에 있습니다., 연구팀은 또한 제안된 공간에 기반하는 임무 수행에 2030 년이라는 시간 분광 해결하 전망에 대한 광대역너지 X-선,또는 스트로브-그것은 사용하는 것이 좋의 핫스팟을 기법을 달아 아래로 대중과 반경에 최소한 20 이상 중성자 별로 더 많은 정밀도입니다.

중성자 별의 마음은 아마도 항상 비밀을 유지할 것입니다. 그러나 물리학 자들은 이제 레이어를 다시 벗겨 내기 시작하기에 잘 배치 된 것처럼 보입니다., 읽고,구성원의 LIGO 팀,말하는 그녀는 와 협력하면 프로젝트에서는 무엇을 상상하는 과학적인 질문은 중력파 탐지기 것을 해결할 수있에 2030 년대와 2040s. 프로세스에서,그녀는 것을 깨달았을 풍경에 대한 중성자-성급 연구—특히,문제의 방정식의 국가 매우 다릅니다.

“당신이 항상 거기에있을 것이라고 상상하는이 오랜 퍼즐이었습니다.”라고 그녀는 말합니다. “이제 우리는 과학 공동체가이 10 년 안에 중성자-별-구조 퍼즐을 알아내는 것을 볼 수있는 시점에 있습니다.피>