Informatika és tudomány

Hunter

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.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • zizikus #84
    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!

  • Archenemy #83
    Tőled meg elég lett volna annyi, hogy "mire írtad ezt?".
  • Vol Jin #82
    "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.
  • Vol Jin #81
    "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 jellemző. 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.
  • zizikus #80
    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
  • zizikus #79
    Udvozletem ismet!

    Csak meg egy link:

    Neutron Csillag

    Az idevago resz:

    Egy tipikus neutroncsillag felszínén tapasztalható gravitációs mező megközelítően 2x1011-szer erősebb, mint a Föld felszínén. Ennek megfelelően a szökési sebesség elérheti a 100 000 km/s értéket, azaz a fénysebesség egyharmadát. A mező 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

  • zizikus #78
    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 pontszerű objektumokra vonatkozik. Ha a tárgynak térbeli kiterjedése van, az erőt integrálszámítással kell megadni. Kimutatható, hogy ha a tárgy gömbszimmetrikus tömegeloszlású, akkor az integrálszámítás ugyanazt az eredményt adja, mintha a test pontszerű lenne. A tárgytól távolodva a kiterjedt valódi és a pontszerű elméleti tömeg közötti elvi különbség egyébként is egyre kisebb jelentőségűvé 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

  • Vol Jin #77
    200 milliárd g a gravitációs erőhatás egy 20 km átmérőjű 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 sűrűbb, az meg erősebben. Itt a nagy G a Föld eltérő sűrűségű és rétegeinek és a felszíntől 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 űgy, hogy a G marad, csak a sugár meg a tömeg más. Van fogalmunk nekünk arról, hogy milyen sűrűség eloszlás van egy neutroncsillagban. Pár csillagásznak van erre elmélete, a feltételezett adatokat benyomták egy modellező 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 erősebben vonz, mint a Föld túloldalán lévő pekingi utcakő. Mivel az tízezerszeresen is messzebb van. Sőt 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 pontszerű testek modelje alapján számítható, hanem integrálszámítással, amiben tényező a távolság mellett a sűrűségeloszlás 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.
  • zizikus #76
    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 erőt kivonni kell egymásból, tehát amikor a két erő 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 erőt 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


  • physis #75
    Ez akkor gondolom nem más, mint az árapályhatás, csak persze olyan kicsiny objektumok esetén mint az ember, viccesnek hangzik így mondani, de valójában erről van szó. A hírhedt spagetti-hatás, ami a feketelyuk vagy a neutroncsillag közelébe eső ember halálát okozza, az valójában árapályhatás. Úgy tudom a feketelyukba eső ember halálát nem is valami rejtélyes hatás okozza, sőt, az eseményhorizontnak sincs sok köze hozzá. A feketelyuk vagy a neutroncsillag felé eső ember egyszerűen a hétköznap, jólismert árapályjelenségbe hal bele, csak persze ez itt egész kisméretű testek esetében is kézzelfogható. A halál akkor következik be, amikor az árapályerők 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 méretétől függően: kicsiny feketelyukaknál még ,,időben'' érezhető a fájdalom, viszont óriás feketelyuknál a fájdalom -- alattomos módon -- már csak jóval az eseményhorizont átlépése után jelentkezik (amikor már késő), Elméletileg magát az eseményhorizontot az ,,öngyilkos'' megfigyelő észre sem veszi átlépés közben, a testében létrejövő stressz a gradienstől függ, ami persze egyre közelebb egyre nagyobb lesz.
További bejegyzések a fórumban...