Katika hatua za mwisho za uundaji wa nyota ya nyutroni ya jozi, nyota kubwa hukua na kummeza mwandamani wa nyota ya nyutroni katika hatua inayojulikana kama mageuzi ya bahasha ya kawaida (a). Utoaji wa bahasha huiacha nyota ya nyutroni katika mzunguko wa karibu na nyota iliyovuliwa ya bahasha. Maendeleo ya mfumo hutegemea uwiano wa wingi. Nyota zisizo na ukubwa mdogo hupitia awamu ya ziada ya uhamishaji wa watu wengi ambayo huondoa nyota zaidi na kuchakata sahaba wa pulsar, na kusababisha mifumo kama vile nyota za neutroni za binary katika Milky Way na GW170817 (b). Nyota kubwa zaidi zilizovuliwa hazipanuki sana, kwa hivyo huepuka kuchujwa zaidi na kuchakata tena pamoja, na kusababisha mifumo kama vile GW190425 (c). Hatimaye, nyota kubwa zaidi zilizovuliwa zitasababisha jozi nyeusi za shimo-neutroni kama vile GW200115 (d). Credit: Vigna-Gomez et al., ApJL 2021
Wanajimu Wanaelezea Asili ya Nambari za Nyota Nzito za Neutroni Isivyo kawaida
Miigo ya milipuko ya supernova ya nyota kubwa iliyooanishwa na nyota za neutroni inaweza kueleza matokeo ya kutatanisha kutoka kwa uchunguzi wa mawimbi ya uvutano.
Utafiti mpya unaoonyesha jinsi mlipuko wa nyota kubwa iliyovuliwa kwenye supernova inaweza kusababisha malezi ya nyota nzito. nyota ya neutron au mwanga nyeusi shimo husuluhisha mojawapo ya mafumbo yenye changamoto zaidi kutokea kutokana na ugunduzi wa miunganisho ya nyota ya neutroni na uchunguzi wa mawimbi ya mvuto. LIGO na Virgo.
Ugunduzi wa kwanza wa mawimbi ya mvuto na Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mnamo 2017 ilikuwa muunganisho wa nyota ya nyutroni ambayo ililingana zaidi na matarajio ya wanaastrofizikia. Lakini ugunduzi wa pili, mnamo 2019, ulikuwa muunganisho wa nyota mbili za neutroni ambazo misa yao ya pamoja ilikuwa kubwa bila kutarajiwa.
"Ilikuwa ya kushangaza sana kwamba ilitubidi kuanza kufikiria jinsi ya kuunda nyota nzito ya neutroni bila kuifanya a pulsar,” alisema Enrico Ramirez-Ruiz, profesa wa unajimu na unajimu katika UC Santa Cruz.
Vitu vya anga vilivyoshikana kama vile nyota za nutroni na mashimo meusi ni changamoto kutafiti kwa sababu vinapokuwa thabiti huwa havionekani, na havitoi miale inayoweza kugunduliwa. "Hiyo ina maana kwamba tuna upendeleo katika kile tunachoweza kuona," Ramirez-Ruiz alielezea. "Tumegundua chembe za nyota za nyutroni katika galaksi yetu wakati mojawapo ni pulsar, na wingi wa pulsar hizo karibu zote zinafanana - hatuoni nyota yoyote nzito ya nyutroni."
Ugunduzi wa LIGO wa muunganisho wa nyota ya neutroni nzito kwa kiwango sawa na mfumo wa binary nyepesi unamaanisha kuwa jozi nzito za nyota za neutroni zinapaswa kuwa za kawaida. Kwa hivyo kwa nini hawaonekani katika idadi ya pulsar?
Katika utafiti huo mpya, Ramirez-Ruiz na wenzake walijikita kwenye nukta kuu ya nyota zilizovuliwa katika mifumo ya jozi ambayo inaweza kuunda "vitu vilivyoshikamana mara mbili" vinavyojumuisha aidha nyota mbili za nyutroni au nyota ya nyutroni na shimo jeusi. Nyota iliyovuliwa, pia inaitwa nyota ya heliamu, ni nyota ambayo imeondolewa bahasha yake ya hidrojeni na mwingiliano wake na nyota mwenzake.
Utafiti huo, uliochapishwa mnamo Oktoba 8, 2021, mnamo Barua za Nyaraka za Astrophysical, iliongozwa na Alejandro Vigna-Gomez, mwanaastrofizikia katika Taasisi ya Niels Bohr ya Chuo Kikuu cha Copenhagen, ambapo Ramirez-Ruiz ana Uprofesa wa Niels Bohr.
"Tulitumia mifano ya kina ili kufuata mageuzi ya nyota iliyovuliwa hadi wakati inalipuka katika supernova," Vigna-Gomez alisema. "Tunapofikia wakati wa supernova, tunafanya utafiti wa hydrodynamical, ambapo tuna nia ya kufuata mabadiliko ya gesi inayolipuka."
Nyota iliyovuliwa, katika mfumo wa jozi na mwandamani wa nyota ya nyutroni, huanza kwa ukubwa mara kumi zaidi ya jua letu, lakini mnene sana ni ndogo kuliko kipenyo cha jua. Hatua ya mwisho katika mageuzi yake ni supernova ya msingi-kuanguka, ambayo inaacha nyuma ya nyota ya neutron au shimo nyeusi, kulingana na wingi wa mwisho wa msingi.
Matokeo ya timu yalionyesha kuwa wakati nyota kubwa iliyovuliwa inalipuka, baadhi ya tabaka zake za nje hutolewa haraka kutoka kwa mfumo wa jozi. Baadhi ya tabaka za ndani, hata hivyo, hazijatolewa na hatimaye kurudi kwenye kitu kipya kilichoundwa.
"Kiasi cha nyenzo kilichoidhinishwa kinategemea nishati ya mlipuko-kadiri nishati inavyokuwa juu, ndivyo unavyoweza kuhifadhi," Vigna-Gomez alisema. "Kwa nyota yetu iliyovuliwa ya miale kumi ya jua, ikiwa nishati ya mlipuko ni ndogo, itaunda shimo jeusi; ikiwa nishati ni kubwa, itapunguza uzito na kuunda nyota ya neutroni."
Matokeo haya hayaelezei tu uundaji wa mifumo ya binary ya nyota ya neutroni nzito, kama vile ile iliyofichuliwa na tukio la wimbi la mvuto GW190425, lakini pia inatabiri uundaji wa nyota ya nyutroni na shimo nyeusi nyepesi, kama vile ile iliyounganishwa katika mvuto wa 2020. tukio la wimbi GW200115.
Ugunduzi mwingine muhimu ni kwamba wingi wa kiini cha heliamu cha nyota iliyovuliwa ni muhimu katika kuamua asili ya mwingiliano wake na mwandamani wake wa nyota ya nyutroni na hatima ya mwisho ya mfumo wa binary. Nyota kubwa ya heliamu ya kutosha inaweza kuepuka kuhamisha wingi kwenye nyota ya neutroni. Pamoja na nyota ndogo ya heliamu, hata hivyo, mchakato wa kuhamisha wingi unaweza kubadilisha nyota ya neutroni kuwa pulsar inayozunguka kwa kasi.
"Wakati msingi wa heliamu ni mdogo, hupanuka, na kisha uhamisho wa wingi huzunguka nyota ya nutroni kuunda pulsar," Ramirez-Ruiz alielezea. "Chembe kubwa za heliamu, hata hivyo, zimefungwa kwa nguvu zaidi na hazipanuki, kwa hivyo hakuna uhamishaji wa wingi. Na ikiwa hazijaingia kwenye pulsar, hatuzioni."
Kwa maneno mengine, kunaweza kuwa na idadi kubwa ya watu ambao hawajatambuliwa wa jozi nzito za nyota za neutroni kwenye galaksi yetu.
"Kuhamisha wingi kwenye nyota ya neutroni ni utaratibu mzuri wa kuunda pulsa zinazozunguka kwa kasi (millisecond)," Vigna-Gomez alisema. "Kuepuka kipindi hiki cha uhamishaji wa watu wengi kama tunapendekeza kwamba kuna idadi ya watu tulivu ya redio ya mifumo kama hii katika Njia ya Milky".
Rejea: "Mkusanyiko wa Nyota Mzito wa Nyutroni na Nyota Nyeusi Nyeusi na Jozi za Nyota za Kawaida za GW190425 na GW200115" na Alejandro Vigna-Gómez, Sophie L. Schrøder, Enrico Ramirez-Ruiz, David R. Dena, Aldo Batta, Norbert Langer na Reinhold Willcox, 8 Oktoba 2021, Barua za Nyaraka za Astrophysical.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac2903
Mbali na Vigna-Gomez na Ramirez-Ruiz, waandishi wa karatasi ni pamoja na Sophie Schroder katika Taasisi ya Niels Bohr; David Aguilera-Dena katika Chuo Kikuu cha Krete; Aldo Batta katika Taasisi ya Kitaifa ya Unajimu huko Mexico; Norbert Langer katika Chuo Kikuu cha Bonn, Ujerumani; na Reinhold Willcox katika Chuo Kikuu cha Monash, Australia. Kazi hii iliungwa mkono na Wakfu wa Heising-Simons, Wakfu wa Utafiti wa Kitaifa wa Denmark, na Wakfu wa Kitaifa wa Sayansi wa Marekani.
