När en massiv stjärna dör, sina kärnkontrakt. I en supernova -explosion, stjärnans yttre lager utvisas, lämnar efter sig en ultrakompakt neutronstjärna. För första gången, LIGO och Virgo Observatories har nyligen kunnat observera sammanslagningen av två neutronstjärnor och mäta massan av de sammanslagna stjärnorna. Tillsammans, neutronstjärnorna hade en massa av 2,74 solmassor. Baserat på dessa observationsdata, ett internationellt team av forskare från Tyskland, Grekland, och Japan inklusive HITS astrofysiker Dr. Andreas Bauswein har lyckats begränsa storleken på neutronstjärnor med hjälp av datasimuleringar. Beräkningarna tyder på att neutronstjärnans radie måste vara minst 10,7 km. Det internationella forskargruppens resultat har publicerats i Astrofysiska tidskriftsbrev .

Kollapsen som bevis

Vid kollisioner med neutronstjärnor två neutronstjärnor kretsar runt varandra, så småningom smälter samman till en stjärna med ungefär dubbelt så mycket massa som de enskilda stjärnorna. I denna kosmiska händelse, gravitationella vågor - svängningar i rymdtiden - vars signalkarakteristik är relaterad till stjärnornas massa, avges. Denna händelse liknar det som händer när en sten kastas i vattnet och vågor bildas på vattenytan. Ju tyngre stenen, desto högre vågor.

Forskarna simulerade olika sammanslagningsscenarier för de nyligen uppmätta massorna för att bestämma radien för neutronstjärnorna. Därvid, de förlitade sig på olika modeller och statliga ekvationer som beskriver den exakta strukturen hos neutronstjärnor. Sedan, forskargruppen kontrollerade om de beräknade fusionsscenarierna överensstämmer med observationerna. Slutsatsen:Alla modeller som leder till en direkt kollaps av fusionsresten kan uteslutas eftersom en kollaps leder till bildandet av ett svart hål, vilket i sin tur innebär att relativt lite ljus avges under kollisionen. Dock, olika teleskop har observerat en ljus ljuskälla vid platsen för stjärnornas kollision, som ger tydliga bevis mot hypotesen om kollaps.

Resultaten utesluter därigenom ett antal modeller av neutronstjärnämne, nämligen alla modeller som förutsäger en radie av neutronstjärnor som är mindre än 10,7 kilometer. Dock, neutronstjärnornas inre struktur är fortfarande inte helt förstådd. Neutronstjärnornas radier och struktur är av särskilt intresse inte bara för astrofysiker, men också till kärn- och partikelfysiker eftersom den inre strukturen hos dessa stjärnor speglar egenskaperna hos högdensitets kärnämne som finns i varje atomkärna.

Neutron Stars avslöjar materiens grundläggande egenskaper

Medan neutronstjärnor har en något större massa än vår sol, deras diameter är bara några 10 km. Dessa stjärnor innehåller alltså en stor massa i ett mycket litet utrymme, vilket leder till extrema förhållanden i deras inre. Forskare har utforskat dessa inre förhållanden redan i några decennier och är särskilt intresserade av att bättre begränsa radien för dessa stjärnor eftersom deras storlek beror på de okända egenskaperna hos densitetsmaterial.

De nya mätningarna och de nya beräkningarna hjälper teoretiker att bättre förstå egenskaperna hos högdensitetsmateria i vårt universum. Den nyligen publicerade studien representerar redan ett vetenskapligt framsteg eftersom det har uteslutit några teoretiska modeller, men det finns fortfarande ett antal andra modeller med neutronstjärnradier större än 10,7 km. Dock, forskarna har kunnat visa att ytterligare observationer av neutronstjärnfusioner kommer att fortsätta att förbättra dessa mätningar. LIGO och Virgo Observatories har precis börjat ta mätningar, och instrumentens känslighet kommer att fortsätta att öka under de närmaste åren och ge ännu bättre observationsdata. "Vi förväntar oss att fler neutronstjärnfusioner snart kommer att observeras och att observationsdata från dessa händelser kommer att avslöja mer om materiens inre struktur, "HITS -forskaren Andreas Bauswein avslutar.