Nasa Šovasar Atrisinās Apjomīgu Fizikas Noslēpumu

{h1}

Kāds ir pulsars?

Paiet 512 gadi, lai augstas enerģijas fotons varētu ceļot no tuvākās neitronu zvaigznes uz Zemi. Tikai daži no viņiem dod ceļojumu. Bet viņi nes informāciju, kas nepieciešama, lai atrisinātu vienu no vissmagākajiem jautājumiem astrofizikā.

Fotoni enerģētiskā steigā izšaujas kosmosā. Karstās rentgenstaru enerģijas stari plīst no sīkas, ultradensētas, vērpjošas supernovas paliekas virsmas. Sijas tranzītā izkliedējas ilgos gadsimtos. Bet reizi pa reizei viens rentgena gaismas punkts, kas kosmosā novirzīts 157 parses (512 gaismas gadi) - 32 miljoni reižu lielāks nekā attālums starp Zemi un sauli -, tiek tērēts pret Starptautiskās kosmosa stacijas (ISS) X -krāsains teleskops, kura nosaukums ir NICER. Tad lejā uz Zemes teksta fails ievada jaunu datu punktu: fotona enerģiju un tā ierašanās laiku, ko mēra ar mikrosekundi precizitāti.

Šis datu punkts kopā ar neskaitāmajiem citiem, piemēram, vairāku mēnešu laikā savāktajiem, atbildēs uz pamatjautājumu, tiklīdz 2018. gada vasarā: Cik plats ir J0437-4715, Zemes tuvākais neitronu zvaigžņu kaimiņš?

Ja pētnieki var izdomāt neitronu zvaigznes platumu, fiziķis Šarons Morsinks Amerikas Fizikāņu biedrības (APS) 2018. gada aprīļa sanāksmē teica zinātnieku pūlim, ka šī informācija varētu norādīt ceļu uz vienu no lielākajiem daļiņu fizikas noslēpumiem: vai matērija uzvedas, kad tiek nospiesta līdz pašām mežonīgākajām galējībām? [10 futūristisko tehnoloģiju “Star Trek” fani labprāt]

Ņemot vērā cilvēces pašreizējo tehnoloģiju, uz Zemes ir dažas stingras robežas, kā iegūt blīvu vielu pat ekstrēmās laboratorijās, un vēl stingrāki ierobežojumi tam, cik ilgi zinātnieki izgatavo blīvākās vielas. Tas nozīmē, ka fiziķi nav spējuši izdomāt, kā daļiņas uzvedas galējā blīvumā. Vienkārši nav daudz labu eksperimentu.

"Ir virkne dažādu metodoloģiju, ar kurām cilvēki nāk klajā, lai mēģinātu pateikt, kā vajadzētu izturēties ar īpaši blīvu matēriju, bet viņi visi tam nepiekrīt," Morsinks, Alberta universitātes fiziķis un NASA darba grupas loceklis koncentrējoties uz neitronu zvaigžņu platumu, pastāstīja WordsSideKick.com. "Un to, kā viņi visi nepiekrīt, faktiski var pārbaudīt, jo katrs no viņiem sniedz prognozi, cik liela var būt neitronu zvaigzne."

Citiem vārdiem sakot, ultradense vielas noslēpuma risinājums ir aizslēgts dažos Visuma blīvākajos objektos - neitronu zvaigznēs. Un zinātnieki var uzlauzt šo noslēpumu, tiklīdz viņi precīzi mēra, cik platas (un tāpēc blīvas) neitronu zvaigznes patiesībā ir.

Daļiņu fizika dziļā kosmosā

"Neitronu zvaigznes ir visneizcilākie objekti, par kuriem lielākā daļa cilvēku nekad nav dzirdējuši," NASA zinātnieks Zavens Arzoumanians fiziķiem sacīja sanāksmē Kolumbusā, Ohaio štatā.

Arzoumanian ir viens no NASA projekta Neutron Star Interjera kompozīciju pētnieka (NICER) vadītājiem, kurš veido Morsinka darba tehnisko bāzi. NICER ir liels, pagriežams teleskops, kas uzstādīts uz ISS; tas uzrauga un precīzi nosaka rentgena starus, kas no dziļas kosmosa nonāk zemas Zemes orbītas apgabalā.

Neitronu zvaigzne ir kodols, kas palicis pēc milzīga supernovas eksplozijas, taču tiek uzskatīts, ka tā nav daudz plašāka par vidēja lieluma pilsētu. Neitronu zvaigznes var griezties lielās gaismas ātruma daļās, ar precīzāku laika grafiku izstarojot mirgojošus rentgena enerģijas starus ar atomu pulksteņu atzīmi.

Un vissvarīgākais Morsink un viņas kolēģu mērķiem - neitronzvaigznes ir vis blīvāk zināmie objekti Visumā, kas nav sabrukuši melnajos caurumos - taču atšķirībā no melnajiem caurumiem zinātniekiem ir iespējams izdomāt, kas notiek tajos. Astronomiem vienkārši precīzi jāzina, cik plašas ir neitronu zvaigznes, un NICER ir instruments, kuram beidzot vajadzētu atbildēt uz šo jautājumu.

Biezpiena zupa

Zinātnieki precīzi nezina, kā matērija uzvedas neitronu zvaigznes galējā kodolā, taču viņi pietiekami saprot, lai zinātu, ka tas ir ļoti dīvaini.

Edinburgas universitātes daļiņu fiziķis Daniels Vatsts APS konferencē atsevišķai auditorijai sacīja, ka neitronu zvaigznes iekšpuse būtībā ir ļoti liela jautājuma zīme.

Zinātniekiem ir daži lieliski neitronu zvaigžņu masu mērījumi. Piemēram, J0437-4715 masa ir apmēram 1,44 reizes lielāka nekā saules, neskatoties uz to, ka tā vairāk vai mazāk ir Manhetenas lejasdaļa. Tas nozīmē, Morsinks, ka J0437-4715 ir daudz blīvāks par atoma kodolu - līdz šim blīvākais objekts, ar kuru zinātnieki sastopas uz Zemes, kur lielākais atoma matērijas daudzums sakrājas tikai niecīgā plankumā tā centrā.

Šādā blīvuma līmenī, skaidroja Vats, nemaz nav skaidrs, kā matērija uzvedas. Kvarki, sīkās daļiņas, kas veido neitronus un protonus, kas veido atomus, pašas par sevi nevar brīvi pastāvēt. Bet, kad matērija sasniedz ārkārtēju blīvumu, kvarki varētu turpināt saistīties daļiņās, kas līdzīgas tām, kas atrodas uz Zemes, vai arī veidot lielākas, sarežģītākas daļiņas vai, iespējams, pilnībā saplūst vispārīgākā daļiņu zupā. [7 dīvaini fakti par kvarkiem]

Tas, ko zinātnieki zina, Watts sacīja WordsSideKick.com, ir tas, ka detaļas par to, kā matērija uzvedas galējā blīvumā, noteiks, cik plašas neitronu zvaigznes patiesībā iegūst. Tātad, ja zinātnieki var nākt klajā ar precīziem neitronu zvaigžņu mērījumiem, viņi var sašaurināt iespēju klāstu, kā matērija uzvedas šajos ekstremālos apstākļos.

Un, atbildot uz šo jautājumu, Vats sacīja, ka varētu atbloķēt atbildes uz visdažādākajiem daļiņu fizikas noslēpumiem, kuriem nav nekā kopīga ar neitronu zvaigznēm. Piemēram, viņš teica, ka tas varētu palīdzēt atbildēt tikai uz to, kā atsevišķi neitroni sakārtojas ļoti smagu atomu kodolos.

NICER mērījumi prasa laiku

Tiek uzskatīts, ka vairums neitronu zvaigžņu ir Morsinka platums no aptuveni 12 līdz 17 jūdzēm (20 līdz 28 kilometriem), lai arī tās varētu būt tik šauras kā 10 jūdzes (16 km). Tas ir ļoti šaurs astronomijas diapazons, bet nav pietiekami precīzs, lai atbildētu uz jautājumiem, par kuriem Morsink un viņas kolēģi interesējas.

Lai virzītos uz vēl precīzākām atbildēm, Morsinka un viņas kolēģi pēta rentgenstarus, kas nāk no strauji vērpjošiem "karstajiem punktiem" uz neitronu zvaigznēm.

Lai arī neitronu zvaigznes ir neticami kompaktas sfēras, to magnētiskie lauki rada to nevienmērīgo enerģiju, kas nāk no to virsmām. Uz to virsmām veidojas spilgti pleķīši un sēņojas, riņķojot riņķī, jo zvaigznes griežas daudzas reizes sekundē.

Tieši tur ienāk NICER. NICER ir liels, pagriežams teleskops, kas uzstādīts uz ISS un ar neticamu regularitāti var izstarot gaismu, kas nāk no šiem plāksteriem.

Tas ļauj Morsink un viņas kolēģiem izpētīt divas lietas, kas abas var palīdzēt viņiem izdomāt neitronu zvaigznes rādiusu:

1. Rotācijas ātrums: Kad neitronu zvaigzne griežas, sacīja Morsinks, spilgtais plankums uz tās virsmas uz Zemes virzienā un prom no tās gandrīz tāpat kā stars no bākas pagrieziena riņķiem. Morsinka un viņas kolēģi var rūpīgi izpētīt NICER datus, lai noteiktu gan precīzi, cik reizes zvaigzne mirgo katru brīdi, gan arī to, cik ātri gaišā vieta pārvietojas pa kosmosu. Un gaišās vietas kustības ātrums ir zvaigznes rotācijas ātruma un tās rādiusa funkcija. Ja pētnieki var izdomāt rotāciju un ātrumu, rādiusu ir samērā viegli noteikt.

2. Viegls saliekums: Neitronu zvaigznes ir tik blīvas, ka NICER var atklāt fotonus no zvaigznes spožās vietas, kas izšauj kosmosā, kamēr plankums tika norādīts prom no Zemes. Neitronu zvaigznes gravitācijas aku var tik strauji saliekt gaismu, ka tās fotoni pagriežas pretī un iesūcas NICER sensorā. Gaismas izliekuma ātrums ir arī zvaigznes rādiusa un tās masas funkcija. Tātad, uzmanīgi izpētot, cik daudz izliekas zvaigzne ar zināmu masu, Morsinka un viņas kolēģi var izdomāt zvaigznes rādiusu.

Un pētnieki ir tuvu tam, lai paziņotu savus rezultātus, sacīja Morsinks. (Vairāki fiziķi viņas APS sarunā izteica nelielu vilšanos, ka viņa nebija paziņojusi konkrētu numuru, un satraukumu par to, ka tas nāk.)

Morsinks WordsSideKick.com sacīja, ka viņa nemēģina ķircināt gaidāmo paziņojumu. NICER vēl nav savācis pietiekami daudz fotonu, lai komanda piedāvātu labu atbildi.

"Tas ir tāpat kā pārāk agri izņemt kūku no krāsns: Jūs vienkārši noniecat putru," viņa sacīja.

Bet fotoni pa vienam ierodas NICER periodisko pētījumu mēnešu laikā. Un atbilde tuvojas. Šobrīd komanda meklē datus no J0437-4715 un Zemei tuvākās tuvākās neitronu zvaigznes, kas ir aptuveni divreiz tālāk.

Morsinka sacīja, ka nav pārliecināta, kuru neitronu zvaigznes rādiusu viņa un viņas kolēģi publicēs vispirms, taču viņa piebilda, ka abi paziņojumi tiks iesniegti dažu mēnešu laikā.

"Mērķis ir tas, lai tas notiktu vēlāk šovasar, kur" vasara "tiek izmantota diezgan plašā nozīmē," viņa sacīja. "Bet es teiktu, ka līdz septembrim mums vajadzētu kaut ko panākt."

Sākotnēji publicēts Dzīvā zinātne.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Ledus Laikmeta Atkārtota Sāknēšana: Okeāna Strāvas Pārtraukšana Tiek Uzskatīta Par Vainīgo
Ledus Laikmeta Atkārtota Sāknēšana: Okeāna Strāvas Pārtraukšana Tiek Uzskatīta Par Vainīgo

Sjerra Nevada Kalnu Grēda Paceļas Strauji
Sjerra Nevada Kalnu Grēda Paceļas Strauji

Zinātne Ziņas


Globālais Dzīves Ilgums (Infographic)
Globālais Dzīves Ilgums (Infographic)

Malārijas Ods Steigā Kļūst Par Divām Sugām
Malārijas Ods Steigā Kļūst Par Divām Sugām

Cik Ilgi Iepriekš Jāpārbauda Laika Prognoze?
Cik Ilgi Iepriekš Jāpārbauda Laika Prognoze?

Bērni Ar Autismu Nepiedzīvo Lipīgu Žņaugšanu
Bērni Ar Autismu Nepiedzīvo Lipīgu Žņaugšanu

Ledus Laikmeta Kapsēta Tur Mamutu Bērnudārzu Ganāmpulkus, Kas Mira Dzirdināšanas Caurumā
Ledus Laikmeta Kapsēta Tur Mamutu Bērnudārzu Ganāmpulkus, Kas Mira Dzirdināšanas Caurumā


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com