SG.hu·2013. június 1.

Rejtélyes lassulás egy neutron csillagnál

A NASA Swift röntgensugarú távcsövével csillagászok egy csoportja egy korábban soha nem tapasztalt eseményt észlelt egy neutroncsillagnál, az objektum hirtelen elkezdett lassulni.

Az eset újabb lökést adhat a csillag maradványok különös fizikájának jobb megismerésére tett erőfeszítéseknek. Az 1E 2259+586 jelű csillag a Cassiopeia csillagkép északi területén helyezkedik el. A felfedezésről a Nature-ben számolt be a nemzetközi tudóscsoport.

Az eddigi neutron csillag megfigyelések is hoztak már érdekes eredményeket, ilyen a vizsgált objektum forgási sebességének hirtelen emelkedése, amit "hibának" (glitch) neveznek, ennek az ellenkezőjét, vagyis a hirtelen lassulást azonban még soha nem észlelték korábban. "Ezt az eseményt 'anti-hibának' (anti-glitch) neveztük el, mivel pontosan ellentétes hatással van a csillagra, mint minden más egyértelműen azonosított, neutron csillagnál tapasztalt hiba" - nyilatkozott a Swift észlelés vezető kutatója Neil Gehrels, a NASA csillagásza.

Az ESA XMM-Newton műholdjának felvétele az 1E 2259+586 jelű neutron csillagról
A neutron csillag a fekete lyukhoz legközelebb álló közvetlenül észlelhető objektum, ami nem más, mint egy élete végén a saját súlya alatt összeroppant, majd szupernóva robbanásban elpusztult nagytömegű csillag összesűrűsödött magja. A robbanás után visszamaradt anyag egy alig 20 kilométer átmérőjű gömbbe sűrűsödik, melynek tömege nagyjából egymilliószorosa a Föld tömegének.

A neutron csillagok forgási sebessége elérheti a percenkénti 43.000 fordulatot is, amivel a Föld mágneses mezejénél több milliárdszor erősebb mezőt generál maga körül. Az 1E2259 586 azonban még ennél is bizarrabb és ritkább neutron csillag. Egyike azon keveseknek, melyeket magnetároknak neveznek a szokatlannál is szokatlanabbul erős mágneses mezejük miatt. Az alig két tucat ismert magnetár olyan erős röntgensugarú kitörésekre képes akár a galaxis egy távoli területéről is, melyek még bolygónk légkörét is képesek befolyásolni.

A Swift távcső alkalmazásával a tudósok folyamatos röntgensugár impulzusokat figyeltek meg az 1E2259 586 magnetár esetében. Az észlelések 2011 júliusa és 2012 áprilisa között zajlottak. Ebben az időszakban a magnetár 7 másodpercenként tett meg egy fordulatot, ami megközelítőleg 8 rpm-nek felet meg, emellett látszólag fokozatos, stabil ütemű lassulást tanúsított. 2012. április 28-án, a következő tervezett észlelésnél azonban egy hirtelen 2,2 milliomod másodperces lassulás formájában bekövetkezett az anti-hiba.

Egy héttel az esemény előtt, április 21-én a magnetár egy rövid, ám heves röntgensugár kitörést produkált, amit a NASA Fermi röntgensugarú űrtávcsöve észlelt. A tudósok szerint ez a mindössze 36 milliszekundumos nagy energiájú fénykibocsátás jelezhette a hirtelen anti-hibához vezető változásokat, ami felül az ezt követő megfigyelések felfedték, hogy a magnetár forgásának lassulása egyre gyorsuló ütemben folytatódik. "Ez a neutron csillag valami teljesen váratlant művel. Forgási sebessége a kezdeti hirtelen csökkenés óta egyre gyorsuló ütemben folytatódik" - magyarázta a csoport tagja, Jamie Kennea.

A megnetár egy művészi ábrázolása
Az észlelések egy új elméleti kihívás elé állítják a csillagászokat. Mi okozhatta pontosan a magnetár kitörését, forgásának hirtelen lelassulását, majd az egyre nagyobb ütemű lassulást?

A neutron csillagok belső szerkezetéről alkotott elméletek szerint elektronok és töltéssel rendelkező részecskék egy "kérge" veszi körül több a több más furcsaság mellett egy egészen szokatlan, súrlódástól mentes állapotú anyagot, az úgy nevezett szuperfolyadékot. Az elméletek szerint mivel a neutron csillag felszíne nagy energiájú részecskék áramlatait gyorsítja erős mágneses mezejével, ezért a csillag kérge mindig energiát veszít, ezáltal lassul, a belsejében elhelyezkedő folyadék azonban természeténél fogva ellenszegül ennek a lassulásnak. Az ellentétes erőhatásoknak köszönhetően a kéreg megrepedezik, röntgensugár kitöréseket produkálva, miközben lökést kap a gyorsabban forgó belső közegtől, felgyorsítva a csillag forgását.

Ez az elmélet a mostani anti-hiba felfedezés fényében azonban fejlesztésre szorul, ugyanis nem képes megmagyarázni az 1E2259 586 magnetár váratlan és folyamatos lassulását. A kutatók remélik, hogy az új jelenség megnyitja az utat a neutron csillagok belsejének jobb megismerése előtt.

Kapcsolódó cikkek és linkek

A kozmikus kannibalizmust tanulmányozza a NASA Megdõlt a legtávolabbi csillag rekordja Rengeteg csillag megehette saját kísérõit Extrém tevékenységgel pusztít a szomszédos csillag A fehér törpecsillagokból ered a szén jó része Szupergyors csillag lökõdik ki a Tejútrendszerbõl Galaxisunk felé száguldó csillagokat találtak Az eddigi legtávolabbi csillagot pillantották meg

Hozzászólások

Jelentkezz be a hozzászóláshoz.

Udvozletem!

Hat csak annyit fuznek hozza a kommentjeimhez, hogy elvileg jok, csak a kepleteket felejtettem el. :-) Regen volt mar.... :-) Pontosabban az omega-t, meg a centripetalis gyorsulast. Elnezest kerek erte!

Tõled meg elég lett volna annyi, hogy "mire írtad ezt?".

"omega =43 000 /60 = 717 1/s
a=omega^2 x r (r=10 000m)
a=514089 * 10^4 m/s^2
a=5.14089 * 10^9 m/s^2
Azaz kb. 5 milliard m/s^2, ami sok, de szemben a gravitacios 4000 milliardjahoz, meg mindig keves."

Majdnem jó. Annyi a különbség, hogy az omega az 2PI-szer nagyobb, mint a frekvencia. :-) Merhogy szegény, nem a fordulatszámot, hanem a szögsebességet jelenti radiánban. Tehát nem azt, hogy hányat forog szegény, hanem azt, hogy hány fokot másodpercenként, és természetesen nem fokban, hanem radiánban.

Úgyhogy 20 milliárd g-re jön az ki.

"A G pedig nem gyorsulast jelol, hanem a gammat, ami bizony univerzalis allado."

Nem mondtam, hogy az a G a jól ismert 9,81 m/s2. Egy olyan érték, ami a Földre jellemzõ. Mint a c a légellenállásnál. A trabantnak is van egy, meg egy ferrarinak, és a két érték tök más, mert más a trabant és a ferrari alakja. Jelen esetben más a Föld és egy neutroncsillag tömegeloszlása.

Ha mar belejottunk:

A Nap tomege

1.98892 * 10^30 kg

A Neutroncillag tomeget vegyuk 2 naptomegnek.
Mn=3.977784 * 10 ^30kg
g=G*(m1/r^2)
G=6.67 * 10^-11
r=20 000/2=10 000m

Ha igy szamolunk akkor 26* 10^11 m/s^2 jon ki. Ez 2600 milliard m/s^2. Azaz, ha a foldi 10 m/s^2 el akarjuk kifejezni, akkor 260 milliardszor akkora mint a Foldon.

Az elterest a korabbi szamolasomhoz a tomeg megsaccolasabol adodott.

Persze elszamolhattam ezt is.

Zizikus

Udvozletem ismet!

Csak meg egy link:

Neutron Csillag

Az idevago resz:

Egy tipikus neutroncsillag felszínén tapasztalható gravitációs mezõ megközelítõen 2x1011-szer erõsebb, mint a Föld felszínén. Ennek megfelelõen a szökési sebesség elérheti a 100 000 km/s értéket, azaz a fénysebesség egyharmadát. A mezõ ereje gravitációs lencsehatást okoz, mely a csillag saját fényét is eltéríti. Ez azt a hatást okozza, hogy a csillag felszínének több mint a fele látható, bármely irányból is figyeljük meg azt.<3>

Itt azt irja, hogy 2*10^11 szer akkora mint a Foldon. Azaz 200 milliardszor akkora. A Foldon kb. 10, akkor ez 2000 milliard m/s^2.

En 4000 milliardot kaptam. Nagysagrendi becslesnek nem rossz. Az idezett cikkben a Neutron csilagog tomege 1,94 és 2,74 naptömeg. A szamolasombol, illetve a cikkben szereplo elterest okozhatja a tomeg illetve az atmero elterese.

Zizikus

Udvozletem mindenkinek!

Mint Vol Jin ramutatott, az elso hozzaszolasomban tenyleg rosszul adtam meg egy kepletet. A helyes:

acp=omega^2*r
igy a fentieket figyelembeveve:

omega =43 000 /60 = 717 1/s
a=omega^2 x r (r=10 000m)
a=514089 * 10^4 m/s^2
a=5.14089 * 10^9 m/s^2
Azaz kb. 5 milliard m/s^2, ami sok, de szemben a gravitacios 4000 milliardjahoz, meg mindig keves.

Kerek mindenkit, ezt vegye figyelembe! Koszonom!

Úgyhogy a "g=G*(m1/r^2)" képlet értelmetlen, illetve nem univerzális, csak a Földre vonatkozik, és csak azért lett létrehozva, mert valaki akart egy képletet, és legyártott egyet, amiben a G nem egy univerzumra érvényes állandó, hanem csak a Földre, éppen ezért minek.

Szerintem mukodik. A gravitacios torveny mukdik a Foldon is (itt sem pontszeru a test, valamint nem homogen tomegeloszlasu a Fold-sem.) A gravitacios torveny fenti eredmenye eppen az integralok osszege. A G pedig nem gyorsulast jelol, hanem a gammat, ami bizony univerzalis allado. A Fenti kepletben a Fold tomege van megadva (m1) es a sugar (r), semmi mas nem utal a Foldre. Ide lehetne a Hold tomeget es sugarat is beirni, azzal meg is kapnank a Holdon merheto nehezsegi gyorsulas erteket (persze meg kell meg hatarozni a forgasbol szarmazo eroket is).

Gravitacio

Idezet a cikkbol:

Szigorúan véve ez a törvény csak pontszerû objektumokra vonatkozik. Ha a tárgynak térbeli kiterjedése van, az erõt integrálszámítással kell megadni. Kimutatható, hogy ha a tárgy gömbszimmetrikus tömegeloszlású, akkor az integrálszámítás ugyanazt az eredményt adja, mintha a test pontszerû lenne. A tárgytól távolodva a kiterjedt valódi és a pontszerû elméleti tömeg közötti elvi különbség egyébként is egyre kisebb jelentõségûvé válik.

Ez pontosan azt jelenti, hogy ha a nem pontszeru testrol van szo, de a kulonbozo surusegu retegek egymasra epulnek, akkor siman hasznalhato a fenti keplet. Akkor kell Integrallal szamolni, ha a tomeg (suruseg) nem hejas szerkezetben valtozik. Ha a suruseg a melyseggel linearisan valtozik, akkor ugyan ez lesz az integralok erteke a felszinre vonatkoztatva. Ugyan ezt kapjuk, ha hagyma modjara epulnek fel a kulonbozo surusegu retegek.

Zizikus

200 milliárd g a gravitációs erõhatás egy 20 km átmérõjû neutroncsillag felszínén. A "g=G*(m1/r^2)" képlet meg azért mehet a kukába, mert a neutroncsillag nem a Föld. Itt a G érték a Földre vonatkozik. Mert valójában a Föld minden pontja vonz minket. Ami messzebb van, az gyengébben, ami sûrûbb, az meg erõsebben. Itt a nagy G a Föld eltérõ sûrûségû és rétegeinek és a felszíntõl való távolságainak integrálásával kihozható érték lenne. Ráadásul a szögfüggvények is befigyelnének, mert minket Moszkva is vonz, aminek ellenpontja Marokkó, ami szintén vonz minket, amik oldalirányban kioltják egymást, de mivel a felszín görbe, nekik is van a bolygó közepe felé ható vonzása ránk nézve.

Úgyhogy ez az egész képlet nem használható egy neutroncsillagra ûgy, hogy a G marad, csak a sugár meg a tömeg más. Van fogalmunk nekünk arról, hogy milyen sûrûség eloszlás van egy neutroncsillagban. Pár csillagásznak van erre elmélete, a feltételezett adatokat benyomták egy modellezõ számítógépbe, az meg gondolom méteres kockákra bontotta a neutroncsillagot, és lemodellezte. Kijött 200 milliárd g egy átlagosra. De az is lehet, hogy valami közvetett úton egy megfigyelt lencsehatásból számítottak. Nem tudom, nem vagyok csillagász.

A centripetális hatás meg az a = r x omeganégyzet képlettel 20 milliárd g.

Egyébként a rád ható gravitációs hatás zömét a talpad alatti 100 km-es tömb adja. Mert ami egy km-el a talpad alatt van, az százmilliószor erõsebben vonz, mint a Föld túloldalán lévõ pekingi utcakõ. Mivel az tízezerszeresen is messzebb van. Sõt még annál is messzebb, és mivel négyzetesen csökken a hatás a távolsággal, kijön a százmilliósnál is nagyobb nagyságrendi különbség.

Egy égitest felszínén a gravitáció nem pontszerû testek modelje alapján számítható, hanem integrálszámítással, amiben tényezõ a távolság mellett a sûrûségeloszlás is.

Úgyhogy a "g=G*(m1/r^2)" képlet értelmetlen, illetve nem univerzális, csak a Földre vonatkozik, és csak azért lett létrehozva, mert valaki akart egy képletet, és legyártott egyet, amiben a G nem egy univerzumra érvényes állandó, hanem csak a Földre, éppen ezért minek.

Tiszteletem!

Arra probaltam ravilagitani az akkori hozzaszolasomban, hogy mekkora lehet valojaban a gravitacios tererosseg a neutron csillag felszinen. Erre azert gondoltam, mert tobben felteteleztek, hogy a forgasbol szarmazo, ellentetes iranyu terfogati ero es a gravitacios ero kozel azonos nagysagu lehet ott. Arra a tevutra is ratevedtek tobben korabban, hogy a felszinen merheto nehezsegi gyorsulas nem tartalmazza a forgasbol szarmazo erohatast.

A tenyleges ertek megsaccolasahoz kellett egy szamszeru ertek a kepletbe, mivel nem tudtam milyen tomegu a neutron csillag. Szerencsemre a cikkben szerepel, hogy kb. 1 000 000 Fold tomegenek felel meg, a Wikis cikkben pedig epp a Fold tomege van megadva.

A masodik nagyobb hozzaszolasomban eppen Onnek is uzentem burkolva kicsit:
50,. hozzaszolasban irta:

Merthogy a két erõt kivonni kell egymásból, tehát amikor a két erõ ellentétes irányú, akkor az általános iskola alsó tagozatos matekanyaga jusson eszedbe, hogy a negatív szám kivonása az olyan, mintha a pozitív értékét adnád hozzá a másikhoz. Ezért mondom, hogy a két erõt összeadni kell, mert ellentétes irányúak.

A testre hato eredok kiszamitasanal az eroket osszeadni kell, de vektorialisan. Fossz=F1+F2+F3+....+Fn A fentebb irtak ennek nem tesz eleget.
Erre reagaltam a kocsikerekes es a muholdas hasonlattal.

Mint korabban irtam, nem szamoltam utana a kepletekben leirtaknak, csk fejben, de szerintem nagysagrendileg jok.

Zizikus

Ez akkor gondolom nem más, mint az árapályhatás, csak persze olyan kicsiny objektumok esetén mint az ember, viccesnek hangzik így mondani, de valójában errõl van szó. A hírhedt spagetti-hatás, ami a feketelyuk vagy a neutroncsillag közelébe esõ ember halálát okozza, az valójában árapályhatás. Úgy tudom a feketelyukba esõ ember halálát nem is valami rejtélyes hatás okozza, sõt, az eseményhorizontnak sincs sok köze hozzá. A feketelyuk vagy a neutroncsillag felé esõ ember egyszerûen a hétköznap, jólismert árapályjelenségbe hal bele, csak persze ez itt egész kisméretû testek esetében is kézzelfogható. A halál akkor következik be, amikor az árapályerõk elérik azt a mértéket, amit a test szakítószilárdsága már nem bír. Ez bekövetkezik persze neutroncsilagnál is, feketelyuk esetében pedig egyaránt bekövetkezhet az eseményhorizonton kívül és belül is, a feketelyuk méretétõl függõen: kicsiny feketelyukaknál még ,,idõben'' érezhetõ a fájdalom, viszont óriás feketelyuknál a fájdalom -- alattomos módon -- már csak jóval az eseményhorizont átlépése után jelentkezik (amikor már késõ), Elméletileg magát az eseményhorizontot az ,,öngyilkos'' megfigyelõ észre sem veszi átlépés közben, a testében létrejövõ stressz a gradienstõl függ, ami persze egyre közelebb egyre nagyobb lesz.

További bejegyzések a fórumban...