알려진 우주에는 중성자 별과 같은 것이 없습니다. 초신성에서 태어난이 물건들은 도시 크기의 공간에 별 크기의 질량을 포함합니다. 이 독특한 특성은 과학자들이 일부 극단적 인 물리학이 내부에서 일어날 수 있다고 믿게 만들었습니다.
그러나 우리는 중성자 별 내부를 들여다 볼 수 없으므로 측정 할 수있는 특성, 즉 질량과 크기에 의존해야합니다. 쿼크 문제는 온전한 중성자보다 별의 중력에 의해 더 압축되어야하므로 중성자 별이 핵 goo로 가득 차 있다면, 그들은 작을뿐만 아니라 질량이 증가함에 따라 더 작아야합니다.
.불행히도, 수천 광년이 지남에 따라 몇 마일의 객체의 너비를 측정하는 것은 매우 어렵습니다. 중성자 별 질량과 크기의 결합 된 측정은 프랑스 과학 연구 센터의 이론 물리학자인 Micaela Oertel은“중성자 별 물리학을위한 성배”라고 잘 사랑받는 비유를 사용하는 것입니다.
.그러나 2019 년 2 년 전에 국제 우주 정거장에 설치된 X- 레이 망원경 인 NASA의 Neutron Star Interior Composition Explorer (NOUR)는 지구에서 1,000 광년 인 J0030이라는 1.4-solar mass Neutron 스타 크기를 측정하여 약 26km에 걸쳐있었습니다. 이제 더 좋은 데이터를 사용하여 두 개의 독립 팀이 지구에서 3,000 광년에 위치한 다른 중성자 스타 J0740에 대해 동일한 분석을 수행했습니다.
결과는 놀랍습니다. 2.1 태양 질량을 가진 J0740은 가장 거대한 알려진 중성자 스타입니다. J0030보다 약 50% 더 거대합니다. 그러나 두 팀은 본질적으로 같은 크기입니다. 두 팀은 전자를 위해 24.8 또는 27.4km에 도달하며 몇 킬로미터의 불확실성이 있습니다. 아직 검토되지 않은 결과는 각각 온라인 preprint 사이트 arxiv.org에 게시되었습니다.
이 발견은 중성자 별이 기괴하지만 기괴하지는 않지만 중성자 자체를 제거하지는 않는다는 것을 의미합니다. 플로리다 주립 대학의 이론적 물리학자인 호르헤 파이 카레 크즈 (Jorge Piekarewicz)는“이 이국적인 물질 상태가 중성자 스타의 핵심에서 실현되지 않을 수 있다고 제안 할 수있다.
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중성자 별은 우리 태양의 질량의 약 8 ~ 20 배 사이의 거대한 별이 수명이 끝날 때 연료를 소진 할 때 형성됩니다. 별의 중력에 대항 해야하는 외적 압력이 없으면 무너집니다. 외부 껍질은 초신성으로 바깥쪽으로 폭발하여 밀집된 코어 만 맨해튼 크기의 볼륨으로 가득 차 있습니다.
이온과 전자로 만들어진 얇은 크러스트 아래는 중성자 별의 코어이며, 전체 조성의 최대 99%를 차지합니다. 여기서, 양성자와 전자는 너무 단단히 고장되어 대부분의 중성자의 바다를 형성합니다. 그러나 이러한 밀도를 내부 코어쪽으로 더 밀어 넣으면 낯선 사람도 발생할 수 있습니다. 메릴랜드 대학교의 천체 물리학 자이자 새로운 신문 중 하나의 주요 저자 인 콜 밀러 (Cole Miller)는“개별 중성자와 양성자 대신 쿼크 바다, 중성자와 양성자의 선거구가 있습니다. "그런 곳이 어디에서 명확하지 않습니다."
지금까지 일부 모델은 충분한 질량의 중성자 별 (아마도 2.1 태양 질량에서 J0740조차도 밀도가 너무 커서 중성자와 양성자를 구성 쿼크로 나눌 것이라고 예측했습니다. 그들의 내부는 규칙적인 문제에서 상대적으로 "압착 가능한"쿼크 문제로 전환을 경험함에 따라“반경은 작아 질 것”이라고 암스테르담 대학교의 천체 물리학자인 Anna Watts는 다른 논문의 공동 리드라고 말했다.
반면에 일부 모델은 그 반대를 예측했습니다. 위상 전이 (전혀 발생하는 경우)는 중성자 별이 블랙홀로 무너지는 지점에 가까워 질 때까지 발생하지 않을 수 있습니다. (정확한 분할 선은 정확히 알려져 있지 않지만 약 3 개의 태양열로 여겨집니다.)“문제는 고밀도로 형성되는 이상한 것이 있다면 언제 시작합니까?”
.Watts는 J0740과 같은 중성자 별 이이 위상 전이를 겪고 더 많은 "압착 가능한"쿼크 문제를 포함한다면, 9 ~ 16km까지 측정해야한다고 Watts는 말했다. 그러나 불확실성이 고려 되더라도 연구원들은 22km의“매우 강한 하한”을 설립했다고 Miller는 말했다.
결과는 중성자 별이 2.1 태양 질량을 넘어 어느 시점에서 쿼크 물질을 형성하거나, 아마도 결코 쿼크 물질을 형성한다는 것을 시사합니다. 대신, 양성자와 중성자는 가장 극단적 인 비늘에서도 지속될 수 있습니다. Watts는“이것은 확실히 가장 끔찍한 모델이 배제되는 것처럼 보입니다.
스타 스팟 서머 소일
Nicer는 중성자 별 자체의 기발 때문에 중성자 별 반경을 측정 할 수 있습니다. 그들이 빠르게 회전함에 따라, 지구에서 발견 된 것과 같은 자기 극과 같은 자기 극은 표면에 핫 스팟이 있으며, 엑스레이를 번쩍이는 깜박임과 함께 회전합니다. 중성자 별의 강렬한 중력 때문에, 별의 먼 쪽에서 발생하는 플래시조차도 중력에 의해 구부러져 우리의 길을 보냈습니다. 이 X-ray 플래시의 도착 시간을 정확하게 측정하여 과학자들은 중성자 별의 크기를 재구성 할 수 있습니다.
버지니아의 Jefferson Lab의 Lead Radius Experiment (PREX)와는 별개의 결과가 Wicer의 변형 결과를 지원하는 것으로 보입니다. 과학자들은 전자 빔을 납으로 발사함으로써 소위 중성자“피부”(공간 중성자의 양)가 양성자 피부보다 크다는 것을 발견했습니다. 이 차이는 중성자 별이 이전 예측보다 최대 2km 더 커야 함을 시사합니다. Prex 팀의 일원 인 Piekarewicz는“이것은 완전히 일치합니다. 결과는 Physical Review Letters 에 게시되었습니다 .
더 좋은 결과는 여전히 초기 단계에 있습니다. 점검해야하고 불확실성이 정제되어야합니다. 세 번째 중성자 별의 반경은 측정되는 과정에 있으며, 이는 결과를 확인하거나 반박하는 데 큰 역할을 할 수 있습니다. NASA의 Goddard Space Flight Center의 과학 책임자 인 Zaven Arzoumanian은“우리는 올해 말에 [크기]를 발표 할 수있을 것으로 기대합니다. "그리고 그 이상을 넘어서 몇 가지 더있을 것입니다."
그러나 지금까지 결과는 흥미로운 것을 향하고 있습니다. 우주에서 가장 조밀 한 물질 모음 인 중성자 별조차도 어떤 형태의 이국적인 물질을 생산할만큼 밀도가 높지 않을 수 있습니다. Piekarewicz는“이것은 중성자 별의 핵심에서 극적인 위상 전이에 대한 첫 번째 강력한 증거입니다. 그리고 중성자 별에서는 일어나지 않으면 다른 곳에서 일어날 수 있습니까? “두려워하지 않습니다.”
