天体物理学者は中性子星の最大質量を明らかにしました

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ビデオ: 【ゆっくり解説】マグネター中性子星の密度と質量がヤバい件について 角砂糖1個ほどの大きさが1億トン!? 2022, 十一月
天体物理学者は中性子星の最大質量を明らかにしました
天体物理学者は中性子星の最大質量を明らかにしました
Anonim
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ドイツの天体物理学者は、イベントGW170817からの重力波と電磁放射の測定結果に基づいて、中性子星の可能な最大質量を指定しました。 Astrophysical Journal Lettersに掲載された記事によると、非回転中性子星の質量は太陽の質量の2.6倍を超えることはできないことが判明しました。

中性子星は、超新星爆発の際に形成される超高密度コンパクト星です。中性子星の半径は数十キロメートルを超えず、その質量は太陽の質量に匹敵する可能性があり、それは巨大な密度の星の物質(1立方メートルあたり約1017キログラム)につながります。同時に、中性子星の質量は特定の限界を超えることはできません。質量の大きい物体は、重力の影響を受けてブラックホールに崩壊します。

さまざまな推定によると、中性子星の質量の上限は2〜3太陽質量の範囲にあり、物質の状態方程式と星の回転速度に依存します。科学者は、星の密度と質量に応じていくつかの異なる種類の星を区別します。概略図を図に示します。まず、回転しない星は、MTOV(白い領域)よりも大きな質量を持つことはできません。第2に、星が一定の速度で回転する場合、その質量はMTOV(薄緑色の領域)未満またはそれ以上(明るい緑色)のいずれかになりますが、それでももう1つの制限であるMmaxを超えてはなりません。最後に、回転速度が可変の中性子星は、理論的には任意の質量(異なる明るさの赤い領域)を持つことができます。ただし、回転する星の密度が特定の値を超えることはできないことを常に覚えておく必要があります。そうしないと、星はブラックホールに崩壊します(図の垂直線は、安定した解と不安定な解を区別します)。

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質量と密度に応じたさまざまな種類の中性子星の図。十字は、バイナリシステムの星の合併後に形成されたオブジェクトのパラメータを示しています。点線は、オブジェクトの進化の2つのバリエーションの1つです。

Luciano Rezzollaが率いる天体物理学者のグループは、非回転中性子星MTOVの可能な最大質量に新しいより正確な制限を設定しました。彼らの研究では、科学者たちは、2つの融合する中性子星のシステムで起こり、重力(イベントGW170817)波と電磁(GRB 170817A)波の放出につながったプロセスに関する以前の研究からのデータを使用しました。これらの波の同時登録は、科学にとって非常に重要なイベントであることが判明しました。ニュースレターと記事「The BirthofGold」で詳細を読むことができます。

天体物理学者の以前の研究から、中性子星の合併後、超大質量中性子星が形成され(つまり、その質量M> Mmax)、その後、2つの可能なシナリオの1つに従って、短期間で発達しました。ブラックホールに変わった(図の破線)..。星の放射の電磁成分の観測は、星のバリオニック質量が実質的に一定のままであり、重力波の放射のために重力質量が比較的ゆっくりと減少する最初のシナリオを示しています。一方、システムからのガンマ線バーストは重力波とほぼ同時に発生しました(わずか1.7秒後)。つまり、ブラックホールへの変換点はMmaxの近くにあるはずです。

したがって、超大質量中性子星の進化を初期状態までさかのぼると、そのパラメータは以前の研究で高精度に計算されていたので、関心のあるMmaxの値を見つけることができます。 Mmaxを知っていると、これら2つの質量はMmax≈1.2MTOVの比率で関連付けられているため、MTOVを見つけるのはすでに簡単です。この記事では、天体物理学者は、いわゆる「普遍的な関係」を使用してそのような計算を実行しました。これは、異なる質量の中性子星のパラメーターを関連付け、物質の状態方程式の形式に依存しません。著者らは、彼らの計算は単純な仮定のみを使用し、数値シミュレーションに依存しないことを強調しています。可能な最大質量の最終結果は、2.01から2.16の太陽質量でした。その下限は、バイナリシステムでの巨大なパルサーの観測の結果として以前に得られました-言い換えれば、天文学者が実際にそのような大きな質量の中性子星を観測したので、最大質量は2.01太陽質量より小さくすることはできません。

以前、天体物理学者がコンピューターシミュレーションを使用して、中性子星の質量と半径の制限をどのように取得したかについて書きました。これらの合併により、GW170817とGRB170817Aのイベントが発生しました。

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