ดาวนิวตรอนหนาแน่นบ้าเปิดเผยความลับของพวกเขา

การสร้างดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนถูกสร้างขึ้นเมื่อดาวยักษ์ตายในซุปเปอร์โนวาและแกนกลางของพวกมันพังทลายลง โดยที่โปรตอนและอิเล็กตรอนจะหลอมรวมกันเป็นนิวตรอน (เครดิตรูปภาพ: NASA / Dana Berry)





นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบกุญแจใหม่ในการทำความเข้าใจการทำงานที่แปลกประหลาดของดาวนิวตรอน วัตถุที่หนาแน่นมากจนรวมมวลของดวงอาทิตย์หลายดวงไว้ในพื้นที่ที่เล็กกว่าเมือง

ปรากฎว่ามีความสัมพันธ์แบบสากลที่เชื่อมโยงคุณสมบัติสามประการที่เกี่ยวข้องกับความเร็วของการหมุนของดาวฤกษ์และรูปร่างของดาวที่เปลี่ยนรูปได้ง่ายเพียงใด ความสัมพันธ์นี้สามารถช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจฟิสิกส์ภายในแกนของดาวนิวตรอน และแยกแยะดาวเหล่านี้ออกจากลูกพี่ลูกน้องที่แปลกประหลาดกว่า นั่นคือดาวควาร์ก

ดาวนิวตรอนเกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงหมดเชื้อเพลิงสำหรับการหลอมรวมและการยุบตัวของนิวเคลียร์ พวกมันขับชั้นนอกออก และแกนกลางของพวกมันจะตกลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วงเพื่อให้หนาแน่นขึ้นและหนาแน่นขึ้น ในที่สุด แรงกดดันก็มีมากจนแม้แต่อะตอมก็ไม่สามารถรักษาโครงสร้างของมันไว้ได้และพวกมันก็พังทลายลง โดยพื้นฐานแล้วโปรตอนและอิเล็กตรอนหลอมรวมกันทำให้เกิดนิวตรอนและอนุภาคน้ำหนักเบาที่เรียกว่านิวตริโน ผลลัพธ์ที่ได้คือดาวฤกษ์ที่มีมวลเป็นนิวตรอน 90 เปอร์เซ็นต์ [ กราฟิก: ภายในดาวนิวตรอน ]



ดาวควาร์กเป็นวัตถุทางทฤษฎีที่แปลกประหลาดซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าดาวนิวตรอน ซึ่งแม้แต่นิวตรอนก็ไม่สามารถอยู่รอดได้และพวกมันก็หลอมละลายลงใน ประกอบเป็นควาร์ก .

Nicolas Yunes นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Montana State University ซึ่งเป็นผู้ร่วมเขียนการศึกษาใหม่กับ Kent Yagi เพื่อนร่วมงานในรัฐมอนทานากล่าวว่า 'ยังไม่ได้สังเกตดาวควาร์ก บทความของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ออนไลน์ในวันนี้ (25 กรกฎาคม) ในวารสาร Science

ส่วนหนึ่งของปัญหาคือนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถบอกความแตกต่างระหว่างดาวนิวตรอนกับดาวควาร์กได้จากการสังเกตในปัจจุบัน ดังนั้นดาวนิวตรอนบางดวงที่รู้จักอาจเป็นดาวควาร์ก อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ใหม่ที่พบโดยยากิและยูเนสสามารถช่วยแยกแยะร่างที่หนาแน่นมากทั้งสองได้



นักวิจัยค้นพบว่าสำหรับดาวนิวตรอนทั้งหมด มีความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณสามปริมาณ: โมเมนต์ความเฉื่อยของดาว ซึ่งกำหนดความเร็วที่ดาวจะหมุนได้ และจำนวนความรักและควอดรูโพเลโมเมนต์ ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่ารูปร่างของดาวเสียรูปได้ง่ายเพียงใด ความสัมพันธ์ที่ค้นพบใหม่หมายความว่าหากปริมาณเหล่านี้สามารถวัดได้ จะสามารถอนุมานได้

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะเข้าใจก่อนหน้านี้ว่าคุณสมบัติเหล่านี้เชื่อมโยงกัน แต่พวกเขาไม่ได้ตระหนักว่าความสัมพันธ์มาตรฐานดังกล่าวถือเป็นจริง ปรากฎว่าคล้ายกับความสัมพันธ์ที่รู้จักกันในหลุมดำซึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าดาวนิวตรอนและควาร์ก

'สำหรับหลุมดำ มีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี แต่นั่นก็สมเหตุสมผลเพราะหลุมดำไม่มีโครงสร้างภายใน' ยูเนสกล่าวกับ guesswhozoo.com 'เราทุกคนคาดหวังว่าจะไม่เป็นความจริงเมื่อคุณมีวัตถุที่มีโครงสร้าง'



การทำความเข้าใจความสัมพันธ์นี้สำหรับดาวนิวตรอนยังสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกฎฟิสิกส์ในสนามโน้มถ่วงที่รุนแรงได้

ยากิบอก guesswhozoo.com ทางอีเมลว่า เนื่องจากดาวนิวตรอนมีขนาดเล็กมาก จึงเสนอเตียงทดสอบที่ดีให้เราได้สำรวจทฤษฎีแรงโน้มถ่วงในระบบสนามแรง ก่อนหน้านี้ ความไม่แน่นอนเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของดาวนิวตรอนขัดขวางไม่ให้นักวิจัยทำการทดสอบดังกล่าว

'อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสัมพันธ์สากลของเราไม่ได้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างภายในของดาวนิวตรอน เราจึงสามารถทำการทดสอบสัมพัทธภาพทั่วไปได้โดยไม่ได้รับผลกระทบจากความไม่รู้ของโครงสร้างภายใน' ยากิกล่าว

ติดตาม Clara Moskowitz บน ทวิตเตอร์ และ Google+ . ตามเรามา @Spacedotcom , Facebook และ Google+ . บทความต้นฉบับเกี่ยวกับ guesswhozoo.com .