마찰없이 흐르는 중성자의 뜨거운 액체, 양성자로 만든 초전도 제 및 이국적인 원자로 내장 된 견고한 빵 껍질은 중성자 별을 지금까지 우주에서 찾은 가장 이상한 물체 중 일부를 만듭니다. 그들은 별의 모든 덩어리를 도시의 크기의 구체로 포장하여 지구상에없는 물질의 상태를 만듭니다.
.그럼에도 불구하고, 그들의 극단적 인 이상함에도 불구하고, 중성자 별은 펀 하우스 거울을 통해 어둡게 보이는 것처럼 모호한 친숙한 특징의 엉망이되어 있습니다. 가장 이상한 것 중 하나는 중성자 별 깊은 곳에서 (핵) 파스타로 가득 찬 전체 메뉴를 찾을 수 있다는 사실입니다.
파스타는 극심한 압력에 의해 함께 고정 된 양성자와 중성자로 만들어졌습니다. 이 홀수 핵은 인디애나 대학교의 Matt Caplan과 그의 동료들이 "핵 파스타"라고 부르는 이상한 구성으로 자신을 배치합니다. 파스타 층은 내부 빵 껍질에 있으며, 중성자 별의 바깥 빵 껍질과 코어 사이의 전이 구역입니다. 이 층의 상단에서 핵은“뇨키”라고 불리는 핵을 형성합니다. 더 깊어지면서 그들은 "스파게티"라는 원통형 모양에 합류합니다. 더 많은 압력과 스파게티는 "라자냐"로 압축됩니다 :핵 물질의 평평한 시트. 그런 다음 파스타는 "반-파스타"로 전환됩니다. 라자냐 시트는 중성자가 새기 시작하기 시작하는 원통형 중공을 형성하며, Caplan은 "안티 스파게티"라고 부릅니다. 그리고 마지막으로 압력이 충분히 높으면, 그 중공은 작은 거품,“anti-gnocchi”단계로 나뉩니다.
그리고 그렇습니다. 이것은 Caplan과 그의 팀이 출판 한 논문에 사용되는 모든 용어입니다. 한 논문은 심지어 구멍이있는 라자냐와 같은“핵 와플”을 언급합니다.
Weirder는 여전히 특정 생물학적 분자에 의해 형성된 구조와 핵 파스타의 유사성이다. 이 분자는 지방에서 발견되는 지질 중합체입니다. 그것들은 물을 사랑하고 물을 반복하는 층으로 만들어 졌기 때문에 물이 많은 환경과의 상호 작용은 복잡한 (진핵 생물) 세포에서 발견되는 소포체로 알려진 스파게티 및 라자냐 유사 구조로 자체 조립됩니다.
.대부분의 측면에서 시스템이 더 다르게 나타날 수는 없지만 유사성이 인상적입니다. 핵 파스타는 세포의 내부보다 약 100 조 시간이 더 밀도가 높습니다. 중성자 별의 힘은 강한 전자기와 핵 세력이다. 세포는 약한 분자 전기 력과 물의 현미경 특성에 의해 지배된다. 빌딩 블록조차도 다릅니다. 핵 파스타의 원료는 양성자와 중성자이며, 소포체는 함께 묶인 분자의 긴 사슬로 만들어졌습니다.
Caplan은“공통적 인 것은 표면 에너지를 최소화하기를 원한다는 것입니다.”라고 말합니다. 국제 우주 정거장에 탑승 한 비누 거품이나 물이 튀는 것을 생각해보십시오. 대략 구형 모양을 형성합니다. 표면 힘이 분자를 구체로 끌어 당기고 표면에서 가장 적은 양의 에너지를 포함하기 때문입니다. 핵 파스타와 소포체를 생성하는 힘은 라자냐 층과 주변 물질 사이의 경쟁하는 매력적이고 반발하는 상호 작용 덕분에 대칭이 아닙니다. 그러나 물리 법칙은 여전히 작동 중이며 관련된 에너지를 최소화하고자합니다. 결과는 중성자 별 빵 껍질의 얼룩과 접힌 시트와 공동이 세포의 물 내부입니다. 힘과 밀도는 더 다를 수 없었지만 나타나는 모양은 놀랍도록 비슷합니다.
또 다른 섬뜩한 유사점은 과학자들이 왜 핵 파스타에 관심이 있는지 설명합니다. 파스타 층은 중성자 별의 단단한 외부 크러스트와 초 유체 내부 사이에 끼워져 있습니다. 항-뇨키 층 아래에서, 거의 모든 양성자는 전자와 합쳐져 중성자를 만들어 내면 지각이 끝나는 경계를 나타냅니다. 아래는 중성자 별 코어입니다. 중성자 초 유체입니다. 저항없이 흐르는 액체. (연구자들은 내부 핵심도 있다고 생각하지만 정확히 어떻게 작동하는지는 약간의 경합의 문제입니다.) 자유롭게 흐르는 중성자 유체와 단단한 철근 크러스트 사이에 앉아 핵 파스타는 매우 다른 구역 사이의 인터페이스입니다.
이것은 지구상의 플라스틱 모양의 맨틀과 같습니다. 흐르는 용융 외부 코어와 단단한 빵 껍질 사이에 있습니다. 지구의 맨틀은 지진을 이해하는 데 핵심이며, 중성자 스타의 파스타 층은 우주 어디에서나 가장 극적인 스트레스 방출 중 하나를 설명하는 데 필수적입니다.
암스테르담 대학의 중성자 스타 천문학자인 안나 왓츠 (Anna Watts)는“크기가 크게 큰 지진이 있다면 지진 학자들은 지각의 초기 파열과 지구 내부에서 튀는 지진 파도를 감지한다. 마찬가지로, "Starquakes는 별의 응답을 보면서 [Neutron] 스타를 효과적으로 동기하게 만들 수 있기 때문에 상당히 흥미로운 일이되었습니다." 지진으로 인해 연구원들이 지구의 핵심의 존재와 본질을 발견하게 된 것처럼, 별 소중한 점은 전체 중성자 별 내부를 통해 진동합니다. 빵 껍질에서 일어나는 일은 거기에 머무르지 않습니다. 단단한 결정의 산산이 부서지면 파스타 층을 통해 진동을 핵심으로 전달하고, 그 결과 크러스트가 어떻게 행동하는지에 영향을 줄 수 있습니다. 그러나 우리가 관찰하는 것은 빵 껍질이 골절과 개혁의 방식입니다. Caplan은“중성자 별을 볼 때 보이는 것은 빵 껍질입니다. "지각을 이해해야합니다. 그렇지 않으면 아무것도 이해하지 못합니다."
사실, 중성자 별이 지구에서 가장 눈에 띄는 별의 별을 겪을 때입니다. 중성자 별은 직접 볼 수 없을 정도로 너무 작지만 일부는 마그네타로 알려져있는 강렬한 자기장을 가지고 있습니다. 이것들은 가장 어린 중성자 별 중 하나 일 가능성이 높으며, 강한 자기장은 태양 폭풍 동안 태양에서 보는 것과 비슷한 공간 날씨를 생성합니다. 결과적으로 Magnetar의 크러스트, 거대한 스타 Quake 및 감마선의 파열이 발생했습니다.
Watts는“감마선의 매우 밝은 초기 플래시는 위성을 즉시 튀기는 경향이 있습니다. 다행스럽게도 위성의 경우, 불행히도 과학자들에게는 이와 같은 감마선 플레어가 드물다.
그러나 그것이 우리가 지구에서 보는 것입니다 :감마 광선과 중성자 별의 다른 빛. 관찰, 이론 및 컴퓨터 시뮬레이션의 마법 조합을 사용하여, 우리는 파열을 Starquake로 다시 추적 할 수 있으며, 골절 된 크러스트와 유체 코어 사이의 파스타 층
.핵 파스타를 이해하면 빵 껍질 파쇄가 진행되는 동안 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하는 데 도움이 될뿐만 아니라 중성자 별 코어의 신비한 역학을 드러냅니다. 중성자 별의 핵심은 경이로운 다이너 모이며, 우리가 아는 가장 강렬한 자기장을 생성합니다. 이 자기장은 전하를 움직여야하지만 다이나모의 정확한 특성은 알려져 있지 않습니다. 중성자 별 코어에 관한 거의 모든 것이 관련된 압력 덕분에 지구상의 실험에 접근 할 수 없기 때문입니다. 연구자들은 핵심 물질의 압력을 밀도와 온도에 연결하는 명확한 이론적 그림을 가지고 있지 않으므로 중성자 별 크기와 같은 모든 종류의 유용한 것들을 설명 할 수 있습니다. 코어의 깊은 물질의 휘젓기는 전체 중성자 별을 이해하는 데 필수적이며, 파스타 층은 그 알려지지 않은 특성과 관찰 가능한 특성 사이의 연결입니다.
중성자 별은 크게 다른 척도와 재료에 걸쳐 형태의 유사성의 본질에서 첫 번째 예가 아닙니다. 솔리톤이라는 비정상적으로 지속적인 파도는 초전도 와이어와 바다에서 볼 수 있으며, 충격파 전선은 은하의 광년 확장과 작은 물의 거품에서 발생하며 와류는 토네이도에서 자기 분야에 이르기까지 모든 것을 특징 짓습니다. 지속적인 형태의 아이디어는 적어도 플라톤의 Timaeus 로 거슬러 올라갑니다. 대화, 또는 신성한 장인이있는 대화는 영원하고 변하지 않는 모델에서 물질 세계로 찍히는다. 철학자와 과학자들은 중성자 스타의 이상한 반향이 일반적 일뿐 만 아니라 예상되는 세상을 발견했습니다.
Matthew R. Francis는 물리학 자, 과학 작가, 공개 연설자 및 교육자입니다.
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참조
1. Caplan, M.E., Schneider, A.S., Horowitz, C.J., &Berry, D.K. 파스타 뉴 클레오스 합성 :핵 통계적 평형의 분자 역학 시뮬레이션. 물리적 검토 C 91 , 065802 (2015).
2. Schneider, A.S., Berry, D.K., Briggs, C.M., Caplan, M.E., &Horowitz, C.J. 핵“Waffles”. 물리적 검토 C 90 , 055805 (2014).
3. Lander, S.K., Andersson, N., Antonopoulou, D., &Watts, A.L. Neutron Stars에서 자기 적으로 구동되는 지각. Royal Astronomical Society의 월간 통지 449 , 2047-2058 (2015).
* 이미지는 Schneider, A.S., Horowitz, C.J., Hughto, J., &Berry, D.K의 허가로 재 인쇄되었습니다. 핵 "파스타"형성. 물리적 검토 c 88 , 065807 (2013). 미국 물리 학회의 Copyright 2015.
