Astronomiya

Nemesisin qara bir dəlik olmadığını (və ya neytron ulduzu) haradan bilirik?

Nemesisin qara bir dəlik olmadığını (və ya neytron ulduzu) haradan bilirik?

Hipotetik "ölüm ulduzu" olan Nemesisin Günəşi uzun məsafələrdə dövr edən və vaxtaşırı Oort Buludundan daxili günəş sisteminə kometlər göndərən kütləvi bir cisim olduğu iddia edilir. Bu kometalar Yer üzünə təsir edir və yox olma hadisələrinə səbəb olur. Tapılmadı və bunun nəzəri vəziyyəti onsuz da cəlbedici deyil.

Buradakı sualım Richard Muller-in LBL-dəki səhifəsindəki bu maraqlı sətirlə bağlıdır.

Xoşbəxtlikdən, yaxın bir neçə ildə Nemesis tapmaq və tapmasa Nemesis'i istisna etmək üçün bir neçə səma araşdırması aparılır. (Nemesis bir qara dəlik olsaydı gizlənə bilərdi, amma bu çox inandırıcı deyil.) Bu araşdırmalara Pan-Starr və LSST daxildir.

Nemesisin qara dəlik olmasının inandırıcı olmadığını haradan bilirik? Bunun üçün neytron ulduzu olmadığını necə bilərik?


Əgər Günəş supernova vasitəsilə qara dəlik və ya neytron ulduzuna çevriləcək bir ulduzla nisbətən geniş bir ikili sistemdə dünyaya gəlsəydi, o zaman (a) belə bir sistemin o supernova tərəfindən pozulacağı ehtimalı böyükdür və biz də indi ikili sistemdə olmayın; (b) günəş sistemi materialına daxil edilmiş bəzi qısa müddətli radionuklidlərin qızlarının çox yüksək bolluğu şəklində supernovaya dair bir dəlil olmalıdır. Var bəzi sonuncunun dəlili, ancaq Günəşin belə bir ulduzla ikili sistemdə olmasını düşünmürəm (baxmayaraq ki, bunu yoxlaya bilərəm).

Alternativ bir mübahisə Günəşin sonrakı bir tarixdə ulduz qalığı tərəfindən orbitdə tutulmasıdır. Bu, supernova problemlərinin qarşısını alır, lakin ulduzlar doğum mühitlərini tərk etdikdən sonra, xüsusən də məhsul vermək üçün dəqiqləşdirilmiş çəkilişdən sonra Galaxy-də tutma prosesi təbii olaraq mümkün deyil. yalnız Çox geniş bir ikili sistemin meydana çıxan potensial enerjisi üçün sıfırdan azdır. "Normal" bir ulduz tərəfindən tutulma, hər halda, nisbətən nadir bir kompakt cisim tərəfindən tutulmaqdan daha çox olardı.


Düşünürəm ki, bunu birbaşa yıxa bilərik. Proqnozlaşdırılan yarı əsas ox 1,5 işıq ilidir. Belə bir obyektin gizli qala biləcəyi yazıldığı zaman inandırıcı idi. Tələb olunan minimum kütləsi olan bir qara çuxurun on illərlə avtomatlaşdırılmış asteroid axtarışından qaçması inandırıcı deyil. Çox yaxındı, çox paralaksı var, çox transvers sürətə sahib olmalıdır və bu günə qədər asteroid axtarışlarında cazibə obyektivi kimi görünəcəkdi. Kadrdan kadra eyni olmayan obyektlər axtarırlar. Bu dedektorları gəzir.

Asteroid axtarışı üçün ilk keçid prosesi sadəcə göyün eyni hissəsindən iki lövhə götürmək və onları XOR-dan bir qədər çox olan bir şey ilə fərqləndirməkdir. İndi bir şeyin hərəkət etdiyi yerdə parlaq ləkələriniz var. Bunlar bilinən ön plan obyektlərinin cədvəli ilə yoxlanılır və uyğun olmayan hər şeyə insan baxır. Gözlənilməz bir cazibə obyekti görünəcək, çünki işıq ölçüsü çox fərqli olduğundan çərçivələr arasında ləğv etməyib. Əgər ölü deyilsə (və bu çox vaxt olacaqsa) o da hərəkət etmiş olacaq.

Tutuşa daxil olan orbital mexanika, tutulma müstəvisindəki Günəşin qalaktik orbitini xeyli pozacaqdır. Həyatın Yer səthində demək olar ki, sərin olduğu anda göründüyünü və qalaktik radiasiya ilə qızarmadığını qeyd edirik. Bu da günəşin sahib olduğu və ya daha kiçik qalaktika ətrafında Z oxu rəqsinə sahib olmasını tələb edir; Nemesisin qalaktik müstəvidə və ya yaxınlığında olmasını məhdudlaşdıran.

Ancaq bağlaya bilməyəcəyim bir çuxur var. Normal Nemesis postulatlarını görməməzlikdən gəlsək, Günəşin bütün dövrlərdə yoldaşı olacağıq. Tipik tutma prosesi, embrion Günəşin ətrafında planetar meydana gəlməyə mane ola bilər, lakin postulasiya edilmiş orbit bu problemin qarşısını almaq üçün kifayət qədər uzaqdır. Bunun üçün ekzotik bir tutma metodu tələb olunur, amma böyük ehtimalla hər halda bir üsulla başa çatacağıq.


LIGO neytron ulduzları ilə qara deliklər arasındakı 'kütlə boşluğu' nəzəriyyəsini məhv etmək üzrədir?

Bu simulyasiya ikili qara dəlik sistemindən çıxan radiasiyanı göstərir. Prinsipcə etməliyik. [+] icazə verilən kütlə aralığını əhatə edən neytron ulduz ikili, qara dəlik ikili və neytron ulduz-qara dəlik sistemlərinə malikdir. Praktikada bu cür ikili sistemlərdə təxminən 2,5 ilə 5 günəş kütləsi arasında bir 'boşluq' görürük. Bu itkin obyektlərin populyasiyasını tapmaq müasir astronomiya üçün əla bir tapmacadır.

NASA-nın Goddard Space Uçuş Mərkəzi

Kainatda bir ulduz doğulduqda, nüvə birləşməsi nüvəsində alovlandığı andan etibarən onun taleyi demək olar ki, tamamilə müəyyənləşir. Yalnız bir neçə amildən - kütlədən, helyumdan daha ağır elementlərin varlığından və çox ulduzlu bir sistemin bir hissəsi olub-olmamasından asılı olaraq, spesifik xüsusiyyətləri ilə doğulmuş bir ulduzun son taleyinin necə olacağını dramatik dəqiqliklə hesablaya bilərik.

Günəşimizə bənzər bütün ulduzlar da daxil olmaqla əksər ulduzlar üçün nəhayət aqibət bir cırtdan olacaqdır: onlarla (və ya yüzlərlə) Yupiterdən daha kütləvi, lakin yalnız Yer planetinin böyüklüyündə olduqca sıx bir atom toplusu. Ancaq daha böyük ulduzlar üçün daha fəlakətli bir tale gözləyir: ya neytron ulduzuna, ya da qara dəlik qalığına səbəb ola biləcək bir supernova. Ən ağır neytron ulduzları ilə supernovanın yaratdığı ən yüngül qara dəliklər arasında kütləvi bir boşluq ola bilər ya da olmaya bilər və bəşəriyyət heç vaxt bunu tapmaq üçün daha yaxşı vəziyyətdə olmamışdır.

Hər bir ulduzun temperatur aralığına malik (müasir) Morgan-Keenan spektral təsnifat sistemi. [+] sinif yuxarıda, kelvində göstərilmişdir. Günəşimiz təsirli bir temperaturu 5800 K və 1 günəş parlaqlığı ilə işıq yaradan G siniflərindəki bir ulduzdur. Ulduzlar Günəşin kütləsinin% 8-i qədər aşağı ola bilər və orada yanacaqlar

Günəşin parlaqlığı% 0,01 və 1000 dəfədən çox yaşayır, eyni zamanda Günəşin parlaqlığı və ömrü milyonlarla dəfə yalnız bir neçə milyon il olan Günəş kütləsindən yüz qat artıra bilər.

Wikimedia Commons istifadəçisi LucasVB, E. Siegel tərəfindən edilən əlavələr

Bir ulduz nə qədər böyükdürsə, o qədər nüvə birləşməsi üçün yanacaq kimi istifadə edilə bilən daha çox materiala sahibdir. Yanmaq üçün daha çox yanacaq olsa, daha böyük ulduzların daha uzun ömür sürəcəyini düşünməyə meylli ola bilərsiniz, amma bunun tam əksinin doğru olduğu ortaya çıxır.

Ulduz yaratmağın yolu bir molekulyar qaz buludunun dağılmasıdır. Ulduzunuzu meydana gətirən daha çox miqdarda maddəyə sahib olduğunuzda, buludun çökməsi içəridə daha çox istilik tutur və bu ulduzun içərisindəki daha böyük bir yer üzərində daha böyük nüvə istiliyinə səbəb olur. Bir ulduzun içərisində 4.000.000 K (və ya daha çox) bir temperatura nail olmaq nüvə birləşməsini alovlandırmaq üçün kifayət etsə də, daha yüksək temperatur, daha parlaq, lakin daha qısa ömürlü ulduzlara bərabər olan daha sürətli qaynaşma dərəcələrinə səbəb olur.

Bu bölgədəki çox qruplardan biri kütləvi, qısa müddətli, parlaq mavi ulduzlarla vurğulanır. . [+] Yalnız 10 milyon il içərisində, ən kütləvi olanların əksəriyyəti bir növ qeyri-sabitlik supernovası olan Tip II supernovada partlayacaq və ya birbaşa çökməyə məruz qalacaq. Neytron ulduzları yaradan və qara dəliklərə yol açan kataklizmlər arasında köklü fərqlərin olub olmadığını bilmədiyimiz üçün bu cür ulduzların hamısının dəqiq taleyini hələ açmamışıq.

Spektrin həddindən artıq yüksək kütləsindəki ulduzlar bir çox on, hətta yüz milyonlarla Kelvin istilik əldə edə bilər. Daxili nüvədəki hidrogen bolluğu kritik bir həddən aşağı düşdükdə, nüvədəki birləşmə nisbəti azalmağa başlayır, yəni ulduzun nüvəsində yaranan xarici təzyiq də düşməyə başlayır. Ulduzu çökdürmək üçün işləyən bütün cazibə qüvvələrini əks etdirən əsas qüvvə olduğundan yanacaq az olduğu üçün ulduzun nüvəsi büzülməyə başlayacağını göstərir.

Sürətlə büzülən (yəni adiabatik olaraq) çox miqdarda maddəyə sahib olduqda, bu sistemin istiliyi artacaqdır. Kifayət qədər böyük ulduzlar üçün nüvənin büzülməsi əlavə elementləri birləşdirməyə başlaya biləcəyi qədər istilənəcəkdir. Hidrogen birləşməsindən əlavə, helium karbonda birləşə bilər. Günəş kütləsindən təxminən 8 qat daha böyük olan ulduzlar üçün, daxili nüvə dəmir, nikel və kobalt kimi elementlərdən ibarət olana qədər qarışıq, oksigen, neon, silikon və s. daha çox.

Son mərhələlərdə böyük bir ulduzun interyerinin sənətkarları (solda), supernovadan əvvəl. [+] silikon yanan. (Silisium yandırmaq nüvədə dəmir, nikel və kobaltın əmələ gəldiyi yerdir.) Cassiopeia'nın bir Chandra təsviri (sağda) Bir supernova qalığı bu gün Dəmir (mavi), kükürd (yaşıl) və maqnezium (qırmızı) kimi elementləri göstərir. . Bütün nüvə çökən supernovaların eyni yola gedib-getmədiyini bilmirik.

NASA / CXC / M. Weiss rentgen: NASA / CXC / GSFC / U.Hwang & amp J.Laming

Ulduzunuzun özəyində dəmir, nikel və kobalt yaratmağa başladıqdan sonra gedəcəyiniz heç bir yer qalmayacaq. Bu nüvələrin daha ağır elementlərə birləşdirilməsi, birləşmə prosesinin ortaya qoyduğundan daha çox enerji tələb edir, yəni nüvənin çökməsi yeni birləşmə reaksiyalarının meydana gəlməsindən daha enerjili cəhətdən əlverişlidir. Nüvə çökdükdə, qaçan bir qaynaşma reaksiyası meydana gəlir və supernova partlayışında ulduzun xarici təbəqələrini bir-birindən partladır, nüvə yıxılaraq yıxılır.

Supernova spektrinin aşağı kütlə ucundakı ulduzların nüvələri mərkəzlərində neytron ulduzları meydana gətirəcəkdir: bir neçə on kilometr məsafədə bir nəhəng atom nüvəsinə bənzəyən, lakin təxminən təqribən qədər olan ulduz qalıqları

2,5 günəş kütləsi. Bununla birlikdə, yüksək kütlə ucunda, təxminən 8 günəş kütləsindən və yuxarıdan qara dəliklər istehsal olunur.

Supernova tipləri, Heliumdan daha ağır elementlərin başlanğıc kütləsi və başlanğıc tərkibinin funksiyası kimi. [+] (metallik). Diqqət yetirin ki, ilk ulduzlar metaldan azad olmaqla cədvəlin alt sırasını tutur və qara sahələr birbaşa çökmə qara dəliklərə uyğundur. Müasir ulduzlar üçün neytron ulduzları yaradan supernovaların qara deşiklər yaradanlarla eyni və ya fərqli olub olmadığına və təbiətdə aralarında bir 'kütlə boşluğu' olub-olmadığına şübhə edirik.

Fulvio314 / Wikimedia Commons

Neytron ulduzları və qara dəlik kütlələri haqqında nəticə çıxarmaq üçün müxtəlif metodlarımız olsa da, ən sadə yolu bu ulduz qalıqlarından birini başqa bir aşkar edilə bilən kütləvi cisimlə ikili orbitdə tapmaqdır. Məsələn, neytron ulduzları nəbz vurur və başqa bir neytron ulduzunun ətrafında dövrə vuran nəbzli bir neytron ulduzunun davranışını müşahidə etmək hər ikisinin də kütləsini təyin etməyə imkan verir.

Sistemlərdə digər ulduzlarla birlikdə fırlandıqda, partladıqda və ya orbitə çıxarkən parıldayan neytron ulduzları da eyni şəkildə öz kütlələrini izah edə bilər. Kütlə kütlədir və cazibə cazibədir və kütləniz nədən ibarət olsa da, bu qaydalar dəyişmir. Digər tərəfdən qara dəliklər üçün ən kiçik olanların kütlələrini yalnız rentgen ikili sistemlərinin bir hissəsi olduqları zaman çıxara bildik. Təxminən on ildir ki, neytron ulduzları ilə qara dəliklər arasında "kütlə boşluğu" fikrinə yol açan bir tapmaca ortaya çıxdı.

Qara dəliklər və neytron ulduzları kimi ikili mənbələrə baxanda iki populyasiya aşkar edilmişdir. [+] obyektlər: təxminən 2,5 günəş kütləsinin altındakı aşağı kütlələr və 5 günəş kütlələrindən yüksək kütlələr. LIGO və Qız bundan daha böyük qara dəliklər aşkar etdikdə və birləşmə sonrası məhsulu boşluq bölgəsinə düşən neytron ulduz birləşmələrinin bir nümunəsini aşkar etsə də, başqa bir şeyin orada qaldığından hələ də əmin deyilik.

Frank Elavski, Northwestern Universiteti və LIGO-Qız bürcü əməkdaşlıqları

2010-cu ildən başlayaraq ya neytron ulduzları, ya da qara dəliklər olan bu ikili sistemləri araşdıran elm adamları özünəməxsus bir şey gördülər: təqribən 7 və ya 8 günəş kütləsi qədər qara dəliklər müşahidə edildi və təxminən 2 günəş kütləsi qədər kütləvi neytron ulduzları görüldü; arada kəşf edilmiş bir şey yox idi. Başqa sözlə, az kütləli neytron ulduzları ilə daha yüksək kütləli qara dəliklər arasında, bəlkə də 2-2,5 ilə 5-8 günəş kütləsi arasında bir qara mənzərənin olduğu ortaya çıxdı, burada nə qara dəliklər, nə də neytron ulduzları yaşadı.

Əlbətdə olan fizika və astrofizika ilə bağlı səhv bir fərziyyə irəli sürməyimiz hər zaman mümkündür, ancaq bunu düşünən tədqiqatlar belə, 5 günəş kütləsi altında görünən mənbələr sayında niyə bu qədər dik bir düşmə olduğunu izah edə bilməz. .

Neytron ulduzları və ya qara dəliklər kimi iki kompakt kütlə birləşdikdə cazibə qüvvəsi yaradır. [+] dalğalar. Dalğa siqnallarının amplitudası qara dəlik kütlələri ilə mütənasibdir. Bu üsulla yalnız təxminən 7-8 və ya 8 günəş kütləsinə qədər qara dəliklər aşkar etdik, ancaq 3 günəş kütləsi qədər kiçik qara dəliklər hələ mövcud ola bilər. LIGO, bu aşağı kütlələrə qarşı kifayət qədər həssas deyil, ancaq yoldadır.

NASA / Ames Tədqiqat Mərkəzi / C. Henze

Bunun üçün yaxşı bir astrofizik səbəb olması mümkündür. Supernovaya getmək üçün kifayət qədər böyük olan hər bir ulduz bunu edə bilməz, çünki bu cür ulduzları gözləyən digər mümkün talelər var. Bunlara daxildir:

  • degenerasiya edilmiş bir nüvəni tərk edərək, orbitdəki yoldaşlarından qaz təmizləmək,
  • daxili enerjilərin elektron-pozitron cütlərinin özbaşına əmələ gəlməsinə və bütün kütləvi ulduzun məhv olması ilə nəticələnəcək qədər yüksək qalxdığı cüt qeyri-sabitlik supernovalarına,
  • nisbətən nadir olan orta kütləli obyektlər yaradan və ya bir yoldaşla birləşir
  • birbaşa çökmə, çünki kifayət qədər kütləvi ulduzlar bütün ulduzun qara dəliyə düşdüyü bir kataklizm yaşaya bilər, belə bir fenomen ilk dəfə birbaşa bir neçə il əvvəl müşahidə olundu.

Neytron ulduzları yaradan supernova partlayışlarının qara dəlik yaradanlardan tamamilə fərqli olduğu belə ola bilər. Əgər belədirsə, kütləvi ümumi neytron ulduzlarından çox, lakin ümumi qara dəliklərdən daha az kütləli az sayda obyekt ola bilər. Yalnız "kütlə boşluğu" cisimlərinin tamamilə iki neytron ulduzunun birləşməsindən qaynaqlanması mümkündür.

Hubble-dan görünən / IR yaxınlığında olan fotoşəkillər Günəşin kütləsindən təxminən 25 dəfə çox böyük bir ulduz olduğunu göstərir. [+] heç bir supernova və ya başqa bir açıqlama olmadan varlığına göz yumdu. Birbaşa çökmə namizədin yeganə ağlabatan izahıdır və supernova və ya neytron ulduz birləşmələrinə əlavə olaraq ilk dəfə qara dəlik yaratmağın bilinən bir yoludur.

Yaxşı, kütlə boşluğu realdırmı? Yoxsa bu kütlə aralığında bu gün az seyrək görünən çox sayda neytron ulduzu və / və ya qara dəlik varmı?

Cavabını ortaya qoyacaq bir ehtimal, sərbəst üzən kütlələrin qalaktikadakı mənbələrdən asılı olmadığını araşdırmaqdır. Qravitasiya mikrolensiyası elminin tətbiqi ilə həyata keçirilə bilərik: burada bir kütlə görmə xəttimizlə uzaq bir işıq mənbəyi arasından keçərək fon mənbəyinin yalnız kütlədən asılı olan bir şəkildə müvəqqəti işıqlanmasına və qaralmasına səbəb olur. müdaxilə edən kütlənin.

Ən son mikrolensinq işləri ESA-nın Gaia missiyasındakı məlumatlardan faydalanır və bu iddia edilən kütlə boşluğu üçün heç bir dəlil tapmır. Bunun əvəzinə, bu sözdə boşluğu doldurmaq üçün lazım olan kütlələrə sahib olan bir sıra maraqlı mikrolensiya namizədlərini aşkarladılar.

Görmə xəttimizlə uzaq, işıqlı bir qaynaq arasında kütləvi bir cisim keçdikdə, a. [+] yalnız həndəsə və müdaxilə edən (obyektivləşdirən) obyektin kütləsi əsasında baş verəcək parlaqlıq və qaranlıq. Bu mexanizm sayəsində qalaktikamızdakı kütlələrin sayını təxmin edə bildik və kütləvi bir boşluq üçün heç bir dəlil tapa bilmədik, əksinə bu kütlə aralığında bir sıra maraqlı namizədləri görə bildik. Bu cisimlərin təbiətini və mənşəyini bilmirik, yalnız kütlələrini.

NASA-nın Exoplanet Elm İnstitutu / JPL-Caltech / IPAC

Ancaq bu günə qədər bəhs etdiyimiz tədqiqatlar - bu kimi dolayı tədqiqatlar - qəti nəticələnmir. İstədiyiniz şey, təbiətindən asılı olmayan cisim kütlələrini birbaşa ölçmək / nəticə çıxarmaq üçün bir yoldur, eyni zamanda neytron ulduzları, qara dəliklər və ya daha ekzotik bir şey olduqlarını təyin edə bilər. Onilliyin əvvəlində bu, texniki imkanlarımızdan çox kənarda qalan bir hədəf idi.

Ancaq LIGO və Qız kimi cazibə dalğa detektorlarına edilən son uğurlar və yüksəlişlər ilə bu gün inanılmaz bir vəziyyətdəyik: Kainata təkcə cazibə dalğaları ilə baxsaq, gələn ayların və illərin kütlə boşluğunun hələ də davam edib-etməyəcəyini ortaya qoyması lazımdır. . Kainatdakı ulduz qalıqları kütlələrinin hamar, qırılmamış bir paylanması varsa, LIGO-nun həssaslıq aralığında nəhayət bu az kütləli cisimləri daxil etməyə başladığı üçün kütlə boşluğunu dərhal dolduran bu cisimləri tapmağa başlayacağımızı gözləyirik.

LIGO və Qız bürcü tərəfindən ilk iki məlumat axışı əsnasında möhkəm bir şəkildə təsbit edilən 11 hadisə. [+] 2015 - 2017. Qeyd edək ki, siqnal amplitüdləri (daha yüksək kütlələrə uyğun olan) nə qədər böyükdürsə, siqnal müddəti o qədər qısadır (LIGO-nun tezlik həssaslığı aralığına görə). İkili neytron ulduz birləşməsi üçün ən uzun müddətli siqnal da ən aşağı amplituda siqnaldır. LIGO həm çeşidini, həm də həssaslığını yaxşılaşdırdığına görə (və səs-küy səviyyəsini aşağı salır), bu iddia olunan kütlə boşluğunun həm yuxarıdan, həm də altdan 'sıxılmasını' gözləyirik.

Sudarshan Ghonge və Karan Jani (Ga. Tech) LIGO Əməkdaşlıq

Cazibə dalğaları ilə neytron ulduzları və qara dəliklər kimi nəhəng obyektlərin aşkarlanması böyük bir uğurdur, ancaq detektorunuzun həssaslığı ilə məhdudlaşır. İkili sistemlərdə olduqda və bir-birlərinə spiral halında olduqlarında, cazibə şüalanması yayırlar: həssas olan bir detektorun ortaya çıxara biləcəyi bir siqnaldır. LIGO kimi bir cazibə dalğa detektoru üçün nəzərə alınacaq dörd şey var:

  1. İki ilham verən kütləniz nə qədər kütləlidirsə, siqnalınızın amplitudası bir o qədər çoxdur.
  2. Məkanda iki kütlə bir-birinə nə qədər yaxın olsa, gələn siqnalın amplitudası bir o qədər çoxdur.
  3. Məkanda birləşən kütlələr sizə nə qədər yaxın olsa, gələn siqnalın amplitudası bir o qədər çoxdur.
  4. Və bu iki kütlə kütləsi nə qədər azdırsa, LIGO tərəfindən aşkar olunan tezlik aralığında sərf etdikləri vaxt o qədər çoxdur.

Başqa sözlə, bir ticarət var: daha kütləvi obyektlər daha böyük bir məsafədə (daha böyük bir məkan həcmində) aşkar edilə bilər, lakin daha az kütləli obyektlər LIGO-nun həssas olduğu tezlik aralığında daha çox vaxt keçirir.

Hər biri 5 günəş kütləsindən yuxarı olan iki cisim birləşdikdə, qara dəlik olduğuna əmin ola bilərik. . [+] Təxminən 2,2 günəş kütləsinin altında gördüyümüz cisimlərin neytron ulduzları olduğunu bilirik. Bəs arada nə var? LIGO yaxın gələcəkdə bu "kütlə boşluğunu" aradan qaldıracağına ümid edir və bundan sonra onun qara dəliklər, neytron ulduzları ilə yerləşdiyini və ya mövcud cisimlərin (və həqiqi boşluğun) azlığının olub olmadığını dəqiq biləcəyik.

Christopher Berry / Twitter

14 Avqust 2019-cu ildə LIGO, bu "qadağan edilmiş" kütlə aralığına tamamilə düşdüyü görünən bir namizəd hadisəsini elan etdi. İzləmə təhlili, ehtimal ki, bunun "kütlə boşluğu" rejimində yerləşən bir obyektlə deyil, qara dəliklə birləşən bir neytron ulduzu olduğuna işarə etsə də, LİGO-nun uzun müddət doldurma qabiliyyətinə sahib olduğunu başa düşmək böyük bir uğurdur. boşluqda birdəfəlik.

Ümumilikdə, LIGO bu daha aşağı kütləli obyektləri götürməyə gedir: "kütlə boşluğu" aralığına düşənlər. Ən kütləvi neytron ulduzunun harada olduğunu və ən az kütləvi qara dəliyin harada olduğunu bilmirik. İkili neytron ulduzlarının birləşməsi həmişə birləşdikdə qara dəliklər yaratdığını bilmirik (2017-ci ildə müşahidə edilən bir kilonova üçün meydana gəldiyini düşündüyümüz bir şey) və bu birləşmələrin Kainatın kütlə boşluğu bölgəsini doldurmasının yeganə yolu olub olmadığını bilmirik. . Fəqət LIGO və Qız bürcünün - və həssaslığın daha da artırıldığı gələcək qaçışlardan daha çox məlumat - astrofiziklər kütləvi bir boşluq anlayışını ya təsdiq edə, ya da tamamilə məhv edə bilər.


Niyə Qara Deliklər yox, Neytron Ulduzları Cazibə Dalğası Astronomiyasının Gələcəyini Göstərir?

17 Avqustda 130 milyon işıq ili səyahətindən sonra iki birləşən neytron ulduzunun siqnalları Yerə çatdı. 11 milyard illik bir rəqsdən sonra, çoxdan əvvəl supernovalarda ölmüş bir zamanlar kütləvi olan mavi ulduzların qalıqları, orbitlərinin çürüməsini görmək üçün kifayət qədər cazibə şüası yaydıqdan sonra bir-birlərinə çevrildi. Hər birinin cazibə sahəsi və digərinin hərəkəti ilə yaratdığı dəyişən fəza müddəti boyunca irəlilədikdə, onun impulsu dəyişir və iki kütlənin zaman keçdikcə bir-birinin ətrafında daha da dolanmasına səbəb olur. Nəhayət, görüşürlər və görüşdükdə fəlakətli bir reaksiyaya girirlər: kilonova. İlk dəfə cazibə dalğa səmasında ilham və birləşməni qeydə aldıq, bunu üç detektorda (LIGO Livingston, LIGO Hanford və Qız) və elektromaqnit səmada gamma şüalarından fərq etdik. optik və radioya. Nəhayət, cazibə dalğa astronomiyası indi astronomiyanın bir hissəsidir.

Bunun sonunda baş verməli olduğunu bilirdik. Neytron ulduzlarının hər biri Günəş kütləsi üzərində qiymətləndirilən çox böyük kütlələrə və çox kiçik ölçülərə malikdir. İçərisində bir ovuc, bir neçə on, hətta bir neçə yüz proton və neytron olmayan, əksinə bir ulduz dəyərində olan bir atom nüvəsini düşünün: bunlardan 1057-si. Bu inanılmaz cisimlər, kosmosun toxuması qarşılıqlı varlıqları sayəsində əyilərək yayıldığı üçün daha sürətli və daha sürətli bir şəkildə kosmosda dolaşır. İkili sistemlərdəki pulsarlar birləşir və ilhamın son mərhələlərində, yüz milyon işıq ili uzaqda bir dedektora tətbiq etdikləri gərginlik aşkar edilə bilər. On illərdir dolayı dəlillər gördük: qarşılıqlı orbitlərinin çürüməsi. Ancaq indi mövcud olan birbaşa dəlillər hər şeyi dəyişdirir.

Bu dalğalar dedektorunuzdan hər dəfə keçəndə lazer qollarının yüngülcə genişlənməsinə və azalmasına səbəb olur. Neytron ulduz sistemi Eynşteyn tənliklərinin proqnozlaşdırdığı sürətlə çürüdüyü üçün hərtərəfli proqnozlaşdırıla bildiyindən ilhamın tezliyi və amplitüdünün necə davranmalı olduğunu yaxşı bilirik. Daha yüksək kütlələrin qara dəlik sistemlərindən fərqli olaraq, bu aşağı kütləli sistemlərin tezliyi LIGO və Qız detektorlarının aşkar edilə bilən aralığında daha uzun müddətə düşür. LIGO dedektorlarında saniyənin yalnız bir hissəsinə qeydə alınan qara dəlik-qara dəlik birləşmələrinin böyük əksəriyyəti bu neytron ulduzları, hətta 100 milyon işıq ilindən çox məsafədə olsa da, siqnallarını təxminən yarım dəqiqə aşkarladı!

Bu dəfə Fermi qamma şüası peyki, cazibə dalğa siqnalının son “cingiltili” sinin gəlməsindən cəmi 1,7 saniyə sonra, əvvəllər görülən kilonova ilə uyğun gələn keçici bir partlayış aşkar etdi. 11 saat keçdikdə, LIGO / Qız qrupu göydəki cəmi 28 kvadrat dərəcə ölçülü bir sahəni təyin etdi: indiyə qədər görülən ən kiçik lokalizasiya bölgəsi. Neytron ulduzu siqnalının gücünə görə qara dəlik siqnallarına nisbətən daha az intensiv olmasına baxmayaraq, detektorların bu qədər yörüngəni tutması bu günə qədər komandaya ən güclü siqnal verdi: səs-küy nisbətindən çox 32!

Bu siqnalın harada olduğunu bilməklə, ən böyük optik, infraqırmızı və radio teleskoplarımızı göydəki NGC 4993 qalaktikasının yerləşdiyi (düzgün məsafədə) bu saytda öyrədə bilərik. Növbəti iki həftə ərzində cazibə dalğa mənbəyinə bir elektromaqnit həmkarı və Ferminin gördüyü qamma şüalarının sonrakı parıltısını gördük. İlk dəfə olaraq, cazibə dalğalarında və işıq spektri boyunca bir neytron ulduzunun birləşdiyini müşahidə etdik və nəzəriyyəçilərin möhtəşəm şəkildə şübhələndiklərini təsdiqlədik: Kainatdakı ən ağır elementlərin əksəriyyətinin buradan qaynaqlandığı.

Bununla yanaşı, bu birləşmədə kodlaşdırılan cazibə dalğa astronomiyasının gələcəyinə işarə edən həqiqətləri dərk edə bilməyəcəyiniz bir neçə inanılmaz həqiqətdir.

1.) İkili neytron ulduzları ümumiyyətlə çətinliklə fırlanır! Təcrid vəziyyətində neytron ulduzları Kainatın işıq sürətinin əhəmiyyətli bir faizinə qədər ən sürətlə fırlanan cisimlərdən bəziləri ola bilər. Ən sürətli saniyədə 700 dəfədən çox fırlanır ... amma ikili sistemdə deyil! Başqa bir böyük kütlənin yaxınlığı, gelgit qüvvələrinin böyük olması deməkdir və bu səbəbdən bir fırlanan cismin digərinin üzərində sürtünməsi, ikisinin də yavaşlamasına səbəb olur. Birləşdikdə, heç biri heç bir nəzərə çarpan sürətlə dönə bilməz və bu da bizə qravitasiya dalğa siqnalından orbital parametrləri son dərəcə məhdudlaşdırmağa imkan verir.

2.) Ən azı 28 Yupiter kütləsi dəyərində material enerjiyə çevrildi E = mc². Daha əvvəl cazibə dalğalarında neytron ulduz-neytron ulduzunun birləşməsini görməmişik. Ekvivalent kütlə olan qara dəlik-qara dəlik sistemlərində ümumi kütlənin% 5-i enerjiyə çevrilir. Neytron ulduz sistemlərində gözlənilənin daha az olacağı gözlənilir, çünki toqquşma iki kütlənin yaxınlaşa bilmədiyi təkliklər arasında deyil, nüvələr arasında baş verir. Yenə də Eynşteynin kütlə-enerji ekvivalenti sayəsində ümumi kütlənin ən azı 1% -i təmiz enerjiyə çevrildi, çox təsir edici və böyük bir enerji!

3.) Cazibə dalğaları tam işıq sürəti ilə hərəkət edir! Bu algılamadan əvvəl heç vaxt bir-birimizlə müqayisə etmək üçün cazibə dalğası və eyni vaxtda müəyyən edilə bilən bir işıq siqnalı olmamışdı. 130 milyon işıq ili səyahətindən sonra bu algılamadan ilk elektromaqnit siqnal cazibə dalğa siqnalının zirvəsindən yalnız 1,7 saniyə sonra gəldi. Yəni ən çox cazibə sürəti ilə işıq sürəti arasındakı fərq təxminən 0,12-dir mikron- saniyədə və ya 0,00000000000004%. Bu iki sürətin tam bərabər olduğu və işıq siqnalının gecikməsinin neytron ulduzundakı işıq istehsal edən reaksiyaların səthə çatması üçün bir-iki saniyə çəkməsindən qaynaqlandığı gözlənilir.

4.) Daha sürətli cavab müddəti mümkündür! İlk dəfə elektromaqnit siqnalının olduğu səmadakı üç ölçülü yeri tapdıqda on iki saat keçdi. Əlbətdə, optik həmkarını dərhal müşahidə edə bildik, amma alt mərtəbəyə girmək daha yaxşı olardı. Avtomatik analiz və hər üç detektorun sinxronizasiyası yaxşılaşdıqca, daha yaxşı edəcəyik. Önümüzdəki illərdə LIGO biraz daha həssas olacaq, Qız daha yaxşı nəticə verəcək və LIGO-ya bənzər iki detektor, Yaponiyada KAGRA və LIGO-Hindistan onlayn olacaq. Yarım gün əvəzinə, tezliklə bir neçə dəqiqə və ya saniyə içində cavab müddətlərindən danışa bilərik.

5.) Kosmosa getmək cazibə dalğasını müşahidə etməkdə son dərəcə olacaqdır. Burada yerdə, yeri tapmaq üçün çox vaxt apardığının bir səbəbi, Livingston, LA-da "səs-küy" axınının olması idi: bir şey yerdəki detektorun titrəməsinə səbəb oldu. Nəticədə, avtomatlaşdırılmış proqram həqiqi siqnalı çıxara bilmədi və əl müdaxiləsi tələb olundu. LIGO-Qız bürosu heyranedici bir iş gördü, ancaq kosmosdakı bu dedektorlar olsaydı, bu ilk növbədə bir problem də olmazdı. Planetlərarası məkanın uçurumunda seysmik səs-küy yoxdur.

Qara dəliklərin birləşməsindən, ilham verən və neytron ulduzlarının birləşməsindən fərqli olaraq:

  • Kütlələrinin az olması səbəbindən daha uzun müddət görünə bilər,
  • Cazibə qüvvəsi və elektromaqnit səmalarının birləşdirilməsinə imkan verən elektromaqnit tərəfdaşları buraxacaq,
  • Çox daha çoxdur, daha çox qara dəlik görməyimizin yeganə səbəbi onlar üçün artan aralıqla bağlıdır,
  • Və qara dəliklərin bizə öyrədə bilmədiyi cazibə sürəti kimi Kainat haqqında məlumatları öyrənmək üçün istifadə edilə bilər.

Birləşmədən ilk optik və infraqırmızı imzalara qədər təxminən 11 saatlıq gecikmə fizikaya görə deyil, buradakı alət məhdudiyyətlərimizə görədir. Analiz üsullarımız yaxşılaşdıqca və daha çox hadisə aşkarlandıqda, neytron ulduz-neytron ulduz birləşməsi ilə görünən işıq imzalarının yaranmasına qədər nə qədər vaxt lazım olduğunu öyrənəcəyik.

Nəhayət, ağır elementlərin mənşəyi cazibə sürətinin qəti şəkildə bilindiyi və cazibə dalğası ilə elektromaqnit göylərinin bir olduğu təsdiqləndi. LIGO-nun hər hansı bir şübhəçisi, indi tələb etdikləri müstəqil təsdiqləməyə sahibdir və heç bir anlaşılmazlıq qalmayıb. Astronomiyanın gələcəyinə cazibə dalğaları daxildir və bu gələcək bu gün burada. Hamınızı təbrik edirəm. Bu gün bütün dünya bu inanılmaz biliklərdən faydalanır.


Qara dəlik və ya qara dəlik yox: Neytron ulduzlarının toqquşması nəticəsində

GSI alimləri və beynəlxalq həmkarları tərəfindən aparılmış yeni bir araşdırma neytron ulduz birləşmələrində qara dəlik meydana gəlməsini araşdırır. Kompüter simulyasiyaları göstərir ki, sıx nüvə maddələrinin xassələri həlledici rol oynayır ki, bu da astrofizik birləşmə hadisəsini GSI və FAIR-da ağır ion toqquşma təcrübələri ilə birbaşa əlaqələndirir. Bu xüsusiyyətlər gələcək FAIR müəssisəsində daha dəqiq öyrəniləcəkdir. Nəticələr indi dərc edilmişdir Fiziki Baxış Məktubları. Qara dəliklərin nəzəri təsvirinə və qalaktikamızın mərkəzində çox böyük bir cisim kəşfinə görə 2020-ci ildə Fizika üzrə Nobel Mükafatının verilməsi ilə mövzu hazırda çox maraq görür.

Bəs həqiqətən hansı şəraitdə qara dəlik yaranır? Bu, GSI Helmholtzzentrum f & uumlr Schwerionenforschung'un beynəlxalq əməkdaşlıq çərçivəsində Darmstadtda apardığı bir araşdırmanın rəhbərliyinin mərkəzi sualıdır. Kompüter simulyasiyalarından istifadə edərək alimlər qara deşiklər meydana gətirmək üçün xüsusi bir prosesə diqqət yetirirlər, yəni iki neytron ulduzunun birləşməsi (simulyasiya filmi).

Neytron ulduzları yüksək dərəcədə sıxılmış sıx maddədən ibarətdir. Bir yarım günəş kütləsinin kütləsi yalnız bir neçə kilometr ölçüyə qədər sıxılır. Bu, atom nüvələrinin daxili hissəsindən daha çox və ya daha yüksək sıxlığa uyğundur. İki neytron ulduzu birləşirsə, toqquşma zamanı maddə əlavə olaraq sıxılır. Bu, uçurumun kənarındakı birləşmə qalığını qara dəliyə çökdürməyə gətirib çıxarır. Qara dəliklər kainatdakı ən kompakt cisimlərdir, hətta işıq qaça bilməz, buna görə də bu cisimlər birbaşa müşahidə edilə bilməz.

"Kritik parametr neytron ulduzlarının ümumi kütləsidir. Müəyyən bir həddi keçərsə, qara dəliyə çökməsi qaçılmazdır" deyə GSI nəzəriyyə şöbəsindən Dr. Andreas Bauswein xülasə edir. Bununla birlikdə, tam eşik kütləsi olduqca sıx bir nüvə maddəsinin xüsusiyyətlərindən asılıdır. Təfərrüatlı olaraq, yüksək sıxlıqlı maddənin bu xüsusiyyətləri hələ də tam başa düşülməmişdir, bu səbəbdən GSI kimi tədqiqat laboratoriyaları atom nüvələri - neytron ulduzlarının birləşməsi kimi, lakin daha kiçik miqyasda toqquşur. Əslində ağır ion toqquşmaları neytron ulduzlarının birləşməsi kimi çox oxşar şərtlərə səbəb olur. Based on theoretical developments and physical heavy-ion experiments, it is possible to compute certain models of neutron star matter, so-call equations of state.

Employing numerous of these equations of state, the new study calculated the threshold mass for black-hole formation. If neutron star matter or nuclear matter, respectively, is easily compressible -- if the equation of state is "soft" -- already the merger a relatively light neutron stars leads to the formation of a black hole. If nuclear matter is "stiffer" and less compressible, the remnant is stabilized against the so-called gravitational collapse and a massive rotating neutron star remnant forms from the collision. Hence, the threshold mass for collapse itself informs about properties of high-density matter. The new study revealed furthermore that the threshold to collapse may even clarify whether during the collision nucleon dissolve into their constituents, the quarks.

"We are very excited about this results because we expect that future observations can reveal the threshold mass" adds Professor Nikolaos Stergioulas of the department of physics of the Aristotle University Thessaloniki in Greece. Just a few years ago a neutron star merger was observed for the first time by measuring gravitational waves from the collision. Telescopes also found the "electromagnetic counterpart" and detected light from the merger event. If a black hole is directly formed during the collision, the optical emission of the merger is pretty dim. Thus, the observational data indicates if a black hole was created. At the same time the gravitational-wave signal carries information about the total mass of the system. The more massive the stars the stronger is the gravitational-wave signal, which thus allows determining the threshold mass.

While gravitational-wave detectors and telescopes wait for the next neutron star mergers, the course is being set in Darmstadt for knowledge that is even more detailed. The new accelerator facility FAIR, currently under construction at GSI, will create conditions, which are even more similar to those in neutron star mergers. Finally, only the combination of astronomical observations, computer simulations and heavy-ion experiments can settle the questions about the fundamental building blocks of matter and their properties, and, by this, they will also clarify how the collapse to a black hole occurs.


What are neutron stars?

Neutron stars, like black holes, are remnants of stars that perished in catastrophic explosions known as supernovas. When a star goes supernova, its material collapses to form a dense core. If this core is massive enough, it may form a black hole, which has such a powerful gravitational pull that not even light can escape. A less massive core will form a neutron star, so named because its gravitational pull is strong enough to crush protons together with electrons to form neutrons.

Although neutron stars are typically small, with diameters of about 12 miles (19 kilometers) or so, they are so dense that a neutron star's mass may be about the same as that of the sun. A teaspoon of neutron-star material has a mass of about a billion tons, making neutron stars the densest objects in the universe besides black holes.


Additional Science Textbook Solutions

An Introduction to Physical Science

Horizons: Exploring the Universe (MindTap Course List)

Physics for Scientists and Engineers

Physics for Scientists and Engineers, Technology Update (No access codes included)

Human Heredity: Principles and Issues (MindTap Course List)

Nutrition Through the Life Cycle (MindTap Course List)

Chemistry: Principles and Reactions

Biology: The Unity and Diversity of Life (MindTap Course List)

Cardiopulmonary Anatomy & Physiology

Biology: The Unity and Diversity of Life (MindTap Course List)

Fundamentals of Physical Geography

Introduction to General, Organic and Biochemistry

Understanding Nutrition (MindTap Course List)

Chemistry & Chemical Reactivity

Environmental Science (MindTap Course List)

Introductory Chemistry: A Foundation

Nutrition Through The Life Cycle

Human Biology (MindTap Course List)

Chemistry for Today: General, Organic, and Biochemistry

Chemistry for Engineering Students

Chemistry for Engineering Students

General Chemistry - Standalone book (MindTap Course List)

Environmental Science (MindTap Course List)

Biology (MindTap Course List)

General, Organic, and Biological Chemistry

Oceanography: An Invitation To Marine Science, Loose-leaf Versin

Chemistry & Chemical Reactivity

Chemistry: An Atoms First Approach

Organic And Biological Chemistry

Biology: The Dynamic Science (MindTap Course List)

Nutrition: Concepts and Controversies - Standalone book (MindTap Course List)


Where is Planet X? Where is Nemesis?

Before Pluto was discovered, the world’s astronomers were captivated by the possibility of finding another massive planet beyond the orbit of Neptune. In 1930, Pluto was discovered lurking in what was considered to be the edge of the Solar System. However, it quickly became apparent that Pluto was tiny it wasn’t the Planet X we were looking for. For the last 80 years, astronomers have been looking for a large planet that might go to some way of explaining interplanetary features such as the “Kuiper Cliff”, but Planet X has not been found. Unfortunately, the word “Planet X” has now become synonymous with conspiracy theories and doomsday, almost as notorious as the word “Nemesis”.

Nemesis is another unanswered question hanging over Solar System evolution: does the Sun have a binary twin? Is there a second, dim, hidden “sun” stalking it’s brighter counterpart from over a light year away? Some scientists have come forward to suggest that the existence of a hypothetical second sun — embodied as a brown dwarf or red dwarf — could explain some cyclical effects here on Earth (i.e. mass extinctions occurring with a strange regularity). Naturally, the discussion about Nemesis (like the discussion about the possibility of a massive Planet X) is purely academic, and only based on indirect observations and anecdotal evidence. Just because they might exist, doesn’t mean they do.

In a publication recently published to the arXiv database, one Italian researcher has dusted off this topic and asked a very basic question: Can we constrain the possible locations of Nemesis and/or Planet X əgər they did exist? His results are fascinating…

It’s nice to find a scientific publication about the possible existence of an unaccounted-for planet in the Solar System. The majority of articles I’ve written in the past 12 months have been examining the pseudo-science, fear, lies and nonsense surrounding the year 2012, of which “Planet X” seems to have a huge role to play. For some strange reason, certain unscrupulous authors have pinned every conceivable global doomsday event on a mythical planet that will be arriving at the inner Solar System on December 21st, 2012. Of course, this is total bunkum and the fear surrounding the name “Planet X” is completely unfounded. In fact, Planet X was originally the search for a massive planet beyond the orbit of Neptune, in the pre-Pluto era (some might say that we are now living in a “post-Pluto era” after the dwarf planet’s demotion… just a thought). Planet X is in fact the exciting astronomical journey the world took in the early 20th Century, culminating in the discovery of Pluto.

Searching for Planet X

Artist impression of the cold surface of Pluto (NASA)

Since Percival Lowell’s suggestion that there might be another planet out there perturbing the orbit of Neptune, the hunt for another planet was intense. The discovery of Pluto by Clyde Tombaugh in 1930 appeared to validate Lowell’s theory. However, by the 1970’s, it was found that Pluto was too small to account for any perturbations in any planet’s orbit, let alone the gas giant Neptune. However, as time went on and techniques became more advanced, the possible perturbations in Neptune’s orbit were put down to observational error. There was no longer any need for a Planet X, a hypothetical planetary body was no longer required to account for orbital perturbations. However, observations of the Kuiper Belt have reinvigorated the hunt for a Planet X (the “X” literally means “unknown”).

The Kuiper Belt is a region of space (in Pluto’s neighbourhood) where lots of icy, rocky bodies have been observed. As we have become rather good at observing small objects on our own doorstep (we’ve actually become rather good at observing objects in other star systems too), we have been able to plot the distribution of Kuiper Belt Objects (KBOs). It is in this distribution that a feature has been observed. At approximately 50 AU there is a sudden drop in KBO population. This has become known as the Kuiper Cliff and it possibly reveals that there is some significantly-sized planetary body (bigger than Pluto, but smaller than Earth) orbiting at a distance of 100 AU from the Sun. We have yet to discover anything that big shepherding the Kuiper Belt, but the Cliff is real, beyond 55 AU.

Other researchers have indicated that there may be a small planet orbiting at 60 AU (possibly explaining the behaviour of trans-Neptunian Objects, TNOs), or a massive planet (50% larger than Jupiter) patrolling a region of space over 1000 AU distant. However, there is still no strong evidence to support these theories, and there are certainly no observations of these possibilities.

The Sun’s Evil Twin?

Artist depiction of a dark star, or a brown dwarf (NASA)

So, we have some possible indirect observations of a Planet X out there, but what about the hypothetical Nemesis, the much feared “evil sun” that stalks our Solar System from afar?

In fact, it seems surprising that not more attention has been paid to Nemesis by conspiracy theorists and doomsayers. Planet X (a.k.a. Nibiru from the misunderstood Sumerian text), in comparison, seems like a petty concern when we are talking about a “second sun” that could be responsible for extinguishing life on Earth with alarming frequency. Although there is no direct evidence for the existence of Nemesis, some scientists have investigated this possibility. For a start, most stars observed in the galaxy are not single stars, they have a binary partner (often more). The Sun, as far as we know, is alone, there has never been any observation that our star has a binary partner. However, there are some indications that might point to the possibility of a faint, lightweight stellar companion that has remained secret till now. Key to this argument is the statistical regularity of mass extinctions on Earth, and its relationship with Oort Cloud objects.

Every 25 million years or so (over the last 250 million years), there appears to be some kind of extinction event on Earth. Could it be that a stellar partner, called Nemesis, passes closer to the Sun during its orbit, disturbing objects in the Oort cloud? If this is the case, there may be a mechanism for the regularity of comet impacts on Earth, thus causing the statistical regularity of extinctions. Once again, this is a hypothetical argument, but it is based on good science and historical evidence. If these extinction events are related to comet impacts after the comets have been kicked out of the Oort cloud by a binary brown dwarf or red dwarf, this suggests a binary orbital period of approximately 25 million years.

Where Are They?

Could Nemesis be a red dwarf? Probably not, according to precession data of the inner Solar System planets (NASA)

For argument’s sake, let’s say Planet X and Nemesis bilərdi be out there. If so, how far away from the Sun bilərdi they orbit? Lorenzo Iorio from the National Institute of Nuclear Physics in Pisa, Italy, has investigated this question, using data derived from the dynamics of inner Solar System planets. In particular, Iorio has computed the Newtonian/Einsteinian perihelion precession of planets within 1.5 AU of the Sun that could be caused by a massive, unknown, distant body. From his computations, it is assumed that no matter where the inner planets are located in their orbits, the gravitational force felt by the planets will be constant. Therefore, if there is a massive body out there (either Planet X or Nemesis), what is the minimum possible orbital distance allowed by the computed precession of the inner Solar System planets?

Iorio concludes that the minimum possible distances at which a Mars-mass, Earth-mass, Jupiter-mass and Sun-mass object can orbit around the Sun are 62 AU, 430 AU, 886 AU and 8995 AU respectively. To put these distances in perspective, the minimum possible distance a Mars-mass Planet X could orbit is over two times further away from the Sun than Pluto’s 39 AU (average) distance from the Sun.

If we consider the minimum possible orbit for a brown dwarf-mass object (often cited as a possible “failed star” candidate for Nemesis), with a mass of 75-80 Jupiters, its minimum orbital distance would be approximately 0.06 light years away (or 3,736-3,817 AU). A red dwarf (0.075-0.5 solar masses) would have a minimum orbital distance of 0.06-0.11 light years away (3,793-7,139 AU).

In Conclusion

Iorio has basically set the constraints on the closest possible orbital radii for unknown planets and small stellar objects as yet to be discovered in our Solar System. If they were any closer, their gravitational presence would be felt, and we’d easily be able to detect perturbations in the dynamics of the inner planets.

If Nemesis (the Sun’s binary partner) edir out there, it isn’t any closer than

3,800 AU (if it’s a large brown dwarf, or a small red dwarf). Therefore, it seems unlikely that Nemesis will have a very stable orbit as it would be affected by the gravity of other stars in different systems. From this evidence alone, Nemesis will remain a myth. In light of the updated paper, the minimum distance for a Nemesis candidate has reduced, and could therefore have a stable binary orbit with the Sun. However, something this large will have been observed by now.

According to a paper by David Jewitt, at the Institute for Astronomy, University of Hawaii, a Jupiter-sized planet could be detected up to a distance of 2140 AU (the minimum distance that a Jupiter-mass planet could exist is

886 AU according to Iorio). To put this into perspective, a Pluto-sized planetary body can be detected up to a distance of 320 AU according to Jewitt, so it would appear there is nothing of significant mass out there up to 320 AU away (if you can call Pluto’s mass “significant” that is!).

Therefore, there is little chance that Planet X does exist, Iorio’s data suggests that the minimum distance a Mars-mass object can orbit is 62 AU (twice the distance of Pluto’s orbit), but Jewitt’s data suggests that if something the size of Mars was orbiting the Sun at a distance of 62 AU, it would have been discovered by now. According to Jewitt, a Pluto-sized object is detectable up to a distance of 320 AU. Mars is far bigger than Pluto, meaning anything the size of Mars would have made its presence very obvious by now. A tiny Planet X within 320 AU is very hard to imagine, and anything bigger could be seen coming from a vast distance (a couple of thousand AU). If Planet X is improbable, the larger Nemesis seems even more so.

To cut a long story short, it looks like we have discovered all the large planets (of Mars mass and above) and anything else probably will have very little influence on inner Solar System dynamics for millennia for millions of years to come.


What are Neutron Stars?

Neutron stars are formed as a large star dies in a Type II Supernovae. The Supernovae blows off much of the star, and you are left with the collapsed iron core of a star (this happens to stars that have a mass about 8 to about 25 times the mass of the Sun). The remaining iron core collapses down to about 20 kilometers wide, but it still maintains a mass between 1.5 to 5 times the mass of our Sun (a pretty impressive little thing, no?). Neutron stars are typically about 20 kilometers or so, about the size of a decent sized city. Think about that for a second, something more massive than the sun the size of a city. You can imagine the Neutron star is immensely dense. So dense, a teaspoon sized Neutron star matter would weigh about 100 million tons! The crust of the Neutron star would also be about 100 billion times stronger than steel.

Why do we call them “neutron stars”? Fist. neutrons are the uncharged, neutral particles in the middle of atoms. But why did we name the star after those tiny, tiny particles? Well, because the star is made up of neutrons.

First, no, the protons and electrons didn’t decide to leave the star, leaving the neutrons to pick up the pieces after being dumped by both its atomic partners. Rather, the star is basically one giant atom made up of nothing but neutrons. As the star collapses, the mass of the star creates so much gravity that the protons and electrons fuse together. Now, what happens when you add one positive and one negative number? That’s right, nothing. We’re left with one neutrally charged particle. A Neutron. Like I said with the quasars, these names are notoriously uncreative.


How Neutron Stars Form

Reklam

Reklam

Immediately after a star goes supernova, gravity begins to take individual atoms of matter together and compress them. This ignites a chain reaction, where individual electrons are effectively pushed into the protons, converting them into uncharged neutrons. The mechanism appears to break the exclusion principle (the brainchild of Wolfgang Pauli, the same Austrian physicist who hypothesised the existence of the neutrino) that states that electrons can’t be forced into a tighter space than their orbits.

During the star’s demise, the core – now composed of iron nuclei – collapses in about one tenth of a second. The gravity is so strong during the collapse that the electrons are converted into something else – neutrons – to fulfill the exclusion principle. This is what prevents the star from becoming a singularity (or a black hole).

As an aside, the key difference between the formation of a white dwarf (also a very dense remnant that is formed from the death of a sunlike star) and neutron stars is that the atoms do remain intact, but have been pulled inanılmaz dərəcədə close together.

But the neutron star’s formation has consequences it produces a powerful blast of high-energy gamma radiation that can shatter all the nucleons. This, in essence, is the result of millions of years worth of fusion that happens in only a split second! The final product has a density equal to 100 trillion times that of water – yes you heard right: One hundred trillion.

Reklam

Reklam


Interactive Lab

The overall reactions that occur for carbon burning occur so rapidly and with so much energy that the star blows apart in an explosion called a supernova . The outer layers of the star blast into space, and the core is crushed to immense densities. Carbon burning occurs when the helium in the core is gone. The core needs to maintain temperature to keep the gas pressure up otherwise the star cannot resist gravity.

When carbon burning does occur, iron is formed. Iron is the most stable of all nuclei, and ends the nuclear fusion process within a star . When these heavier elements form in the core, they take away energy rather than release it. With the decrease in fuel for fusion, the temperature decreases and the rate of collapse increases. Just before the star totally collapses, there is a sudden increase in temperature, density, and pressure. The pressure and energy compact the core further, squeezing it like Charmin. The compact core becomes a rapidly whirling ball of neutrons, and that s why now this star is termed a neutron star .

The largest mass stars may become black holes

The highest mass star has a core that shrinks to a point. On the way to total collapse it may momentarily create a neutron star and the resulting supernova rebound explosion. Gravity finally wins. Nothing holds it up. Space so warped around the object that it effectively leaves our space black hole!


Videoya baxın: RYLLZ - Nemesis (Sentyabr 2021).