科學家們研究了兩顆中子星撞擊形成黑洞的臨界參數,原子核實驗正在...

2020-11-23 騰訊網

一個科學家團隊調查了中子星是如何合併並形成黑洞的。計算機模擬表明，中子星的高密度物質起著至關重要的作用，中子星是由緻密物質組成的。1.5個太陽質量的質量被壓縮到只有幾公裡的大小，這與原子核內部密度有很大的關係。如果兩顆中子星合併，物質在碰撞過程中會受到額外的重力，這會使得它們形成一個黑洞。黑洞是宇宙中密度最高的的天體，即使光也無法逃逸，所以黑洞是不能被直接觀察到的。「臨界參數是中子星的總質量。」GSI理論部的Andreas Bauswein博士總結道：「如果它超過某個臨界值，黑洞的崩潰與形成是不可避免的。然而，確切的臨界質量取決於高密度核物質的性質。具體來說，高密度物質的這些特性還沒有完全被理解，這就是為什麼像GSI這樣的研究實驗室會碰撞原子核——就像中子星合併，只不過規模要小得多。事實上，原子碰撞和中子星合併的過程是非常相似的。基於理論發展和原子實驗，計算中子星物質的某些模型是可能的，我們稱之為狀態方程。」

希臘塞薩洛尼基亞里斯多德大學物理系的尼古拉斯·斯特吉奧拉斯教授補充說：「我們對這一結果感到非常興奮，因為我們希望未來的觀測能夠揭示臨界質量，也就是說多重的中子星撞擊會形成黑洞。」就在幾年前，通過測量碰撞產生的引力波，我們首次觀測到中子星合併，望遠鏡還發現了電磁對應物，探測到了合併事件的輻射。如果一個黑洞是在碰撞過程中直接形成的，那麼合併的光發射就相當暗淡。同時，引力波攜帶著二元系統總質量的信息。恆星質量越大，引力波信號就越強，因此可以確定臨界質量。」

當引力波探測器和望遠鏡等待下一個中子星合併時，科學家們也在不斷準備著，只有將天文觀測、計算機模擬和原子對撞實驗結合起來，才能解決有關中子的基本組成部分及其性質的問題。另外，通過這些實驗，科學家們還將研究黑洞坍縮的具體過程。

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    從理論上來說，形成一個恆星質量的黑洞是比較容易的。只需要等待一顆大恆星壽命終結，然後它的核在自重作用下坍塌。若該核的質量大於2至3倍太陽質量，則它將成為黑洞；若小於2.2倍太陽質量，則形成中子星；若小於1.4倍太陽質量，將成為白矮星。
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    如果黑洞是宇宙中最極端的現象，那麼中子星排名絕對緊隨在後。根據一篇新研究，科學家們對中子星進行了迄今為止最精細的測量：典型中子星的半徑為11公裡。中子星是目前天文學家可以直接觀測到的宇宙最稠密物體，如果不考慮理論中由通用物質組成的夸克星（Quark star），則形成自超新星爆炸之的中子星密度僅次於黑洞。一般而言，標準中子星的質量為1.4倍太陽質量（物體成為中子星的質量下限），上限約2.3倍太陽質量，超過此上限的稠密物體將會邁入更高端段——黑洞。
  • 中子星碰撞會產生黑洞?中子星和黑洞都是宇宙中最神秘的天體
    當時，科學家們認為這一被官方正式歸類為GW170817的重大事件，可能會產生一個黑洞：而一項新的分析結果支持了這一假設。在這項新研究中，研究人員分析了美國宇航局錢德拉x射線天文臺收集的數據。在雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)項目探測到引力波後，阿爾伯特·愛因斯坦在一個世紀前首次預言了引力波在時空中的漣漪。
  • 研究揭示了黑洞和中子星碰撞的後果!
    到目前為止，科學家們已經見證了黑洞與其他黑洞的合併以及中子星與其他中子星的合併。而現在天文學家們現在正等待著黑洞與中子星合併的第一次探測——這樣的碰撞可能會產生關於恆星演化和愛因斯坦廣義相對論的見證，這是迄今為止對引力如何運作的最佳觀測場景。
  • 中子星碰撞會產生黑洞?
    兩顆中子星的碰撞也可能形成黑洞。如果它們合併到一個超出臨界限制的對象中，則應創建一個黑洞。一項《Physical Review Letters》的新研究試圖回答這個問題。該團隊對中子星合併進行了幾次計算機模擬，發現關鍵極限不僅與兩顆星的總質量有關。取而代之的是，結果取決於中子星的內部結構，這仍然是我們尚不完全了解的。
  • 中子星碰撞為科學家研究短伽馬射線暴提供了新的啟示
    科學家們探測到了兩顆中子星碰撞產生的短伽馬射線暴，它在半秒內釋放出的能量比太陽在其100億年的壽命中釋放出的能量還要多。這場伽馬射線暴被命名為200522A，它起源於距離地球54.7億光年的地方，在它導致一顆新的、高磁性的中子星形成後，發出了比新星大10倍的亮度。
  • 中子星碰撞是否會產生黑洞？
    原則上，創建恆星質量的黑洞很容易。只需等待一顆大恆星到達壽命盡頭，然後觀察其核心在自重作用下坍塌。如果核心的質量大於2-3個太陽，則它將成為黑洞。小於約2.2太陽質量，它將成為中子星。小於1.4太陽質量，它變成白矮星。兩顆中子星的碰撞也可能形成黑洞。如果它們合併到一個超出臨界限制的對象中，則應創建一個黑洞。但是那個限制到底是什麼？
  • 只有25公裡直徑卻有太陽質量的2倍接近形成黑洞的臨界值的中子星
    J0740+6620是一種不斷旋轉的中子星——脈衝星，具體而言，是一種毫秒脈衝星，因為它每秒能快速旋轉數百圈。該中子星是美國天文學家通過「引力時間延遲效應」（Shapiro Delay）的現象測量了這顆脈衝星的質量的結果。且是目前為止，有天文觀測以來發現的最重的中子星。
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    在《自然》上，一項由麻省理工學院研究人員共同領導的新研究表明，中子星的某些性質可能不僅受到其密度密集的中子影響，還會受到質子帶正電粒子的一小部分影響。質子帶正電的粒子僅佔中子星5%。研究人員不是盯著星星看，而是通過分析地球上微小的原子核得出結論。博科園-科學科普：原子核中充滿了質子和中子，雖然沒有中子星那麼密集。
  • 中子星比黑洞更加極端的天體
    你我的質量全部加起來，也只相當於它的一立方釐米，就好像一顆十億噸重的方糖，或者說把珠穆朗瑪峰壓縮後放進一杯咖啡中，從外部觀察中子星極端得超乎想像，它的引力大小僅次於黑洞，而且只要再緊密一些，它確實也能變成黑洞，光在它的附近被扭曲，意味著你可以同時看見它的正面與一部分背面，它的表面達到百萬攝氏度的高溫，而我們的太陽也不過區區六千度，而我們的太陽也不過區區六千度，
  • 中子星有多大?迄今為止最精確的答案出爐!
    如今，他們的研究結果出現在的 《自然天文學》中，其嚴格程度比以前的標準高了兩倍，並且表明典型的中子星的半徑接近11公裡。他們還發現，在大多數情況下，帶有黑洞的中子星可能會被整個吞噬，除非黑洞很小並且/或者快速旋轉。這意味著在這種合併可能被視為引力波源的情況下，它們在電磁波譜中是不可見的。
  • 直徑只有24公裡，質量卻是地球的33萬倍，最大質量中子星
    如果核心殘餘物足夠大，它可能就會形成一個黑洞，黑洞的引力非常強大，甚至光都無法逃逸；還有一種情況，質量較小的核心不會形成黑洞，會形成一顆中子星，之所以叫做中子星，是因為它的引力十分強大，可以把質子和電子一起壓碎，形成中子。
  • 中子星碰撞後會灰飛煙滅還是形成黑洞?最新研究結果是形成磁星
    除了黑洞之外，它是最小、最密集的天體，所有的質子和電子都被自身引力壓在一起，形成中子並釋放出能量。由於中子之間的簡併壓力與引力產生抗衡，故而中子星不再繼續坍縮成黑洞。 有一些中子星具有非常強大的磁場，被科學家形象地稱為磁星。磁星的磁場非常強大，可能比地球的磁層強大一萬億倍。磁場需要帶電粒子，中子星都是由中性的中子組成，如何產生這麼強大的磁場？
  • 中子星合併,是形成中子星還是坍塌成黑洞,我們能識別出來嗎?
    在接下來的幾周和幾個月裡，電磁光譜上的後續觀測顯示，兩顆中子星合併，在產生並噴射出大量重元素後，最終導致新黑洞形成。最後，通過探測中子星的合併，我們了解了黃金、汞、鎢等元素的宇宙起源。兩年後，2019年4月25日，引力波探測器看到了他們的第二顆中子星與中子星合併，但根本沒有看到電磁信號。令人振奮的是，原因可能是有兩種截然不同的雙中子星合併。
  • 直徑只有24公裡,質量卻是地球的33萬倍,迄今為止最大質量中子星
    如果核心殘餘物足夠大，它可能就會形成一個黑洞，黑洞的引力非常強大，甚至光都無法逃逸；還有一種情況，質量較小的核心不會形成黑洞，會形成一顆中子星，之所以叫做中子星，是因為它的引力十分強大，可以把質子和電子一起壓碎，形成中子。
  • 中子星核心存在大量夸克,介於黑洞和中子星之間的夸克星可能存在
    此時，原子中的核外電子被壓縮進原子核，與質子相結合形成中子並釋放出中微子。此時能抵抗中子星引力的就只有中子的簡併壓力。1936年，奧本海默通過計算中子簡併壓力與引力的平衡，得到中子星的臨界質量為0.75倍的太陽，超過這個質量它就會變成黑洞，或者成為黑洞和中子星之間的緻密星體，這也就是「奧本海默極限」。
  • 發生在中子星的爆炸，如何讓原子核產生？原子核內部發生了什麼？
    該研究小組的負責人、加州大學馬薩斯分校洛厄爾分校物理學助理教授安德魯·羅傑斯說：我們正在研究這些原子的原子核內部發生了什麼，以更好地理解這些宇宙現象，並最終回答科學上最大的問題之一：化學元素是如何在宇宙中產生的？
  • 中子星並非一個大中子,這種星體才是,宇宙中可見的密度最高天體
    就宇宙中的實體天體來說，密度最高的是黑洞（奇點密度），比黑洞次之的就是中子星了嗎？不是的！理論認為黑洞和中子星之間還有一種密度很高的天體，它就是夸克星。天文學家們常常把中子星形容為一個（巨型原子核）是因為中子星是由大量的中子組成的，它的引力強到可以把電子壓縮到質子裡面，從而形成中子，所以中子星就是極多的中子大集合，因此它的密度高到和原子中的原子核一樣，每立方釐米中子星物質質量高達8000萬到20億噸，但是相對而言，夸克星的密度則更高，可達中子星密度的數倍，但是它發出的光仍然是可以看到的，而黑洞是連光都吸，是不可見的