คลื่นความโน้มถ่วงเผยให้เห็นรัศมีของดาวนิวตรอนที่ชนกัน

คลื่นความโน้มถ่วงและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตรวจพบเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017 เกิดจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนสองดวงซึ่งแต่ละดวงมีรัศมีประมาณ 11.9 กม. นั่นคือข้อสรุปหนึ่งของการศึกษาใหม่โดยนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ทำงานเกี่ยวกับเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงLIGOและVirgo เหตุการณ์ดังกล่าว มีชื่อว่าGW170817ในปี 2560 เป็นการสังเกตการณ์คลื่นโน้มถ่วงจากดาวนิวตรอนสองดวงเป็นครั้งแรก 

เมื่อพวกเขาหมุนวนเข้าหากันและรวม

เข้าด้วยกันเป็นหลุมดำ การสังเกตนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าเป็นครั้งแรกที่ตรวจพบการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากเหตุการณ์คลื่นโน้มถ่วงนับตั้งแต่การสังเกตการณ์ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้วิเคราะห์คลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบเพื่อให้เข้าใจคุณสมบัติของดาวนิวตรอนสองดวงที่เกี่ยวข้องกับการควบรวมกิจการได้ดีขึ้น ในเดือนพฤษภาคม 2018 นักวิจัย LIGO-Virgo รายงานว่าการควบรวมกิจการดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับดาวนิวตรอนที่มีมวลต่างกัน คาดว่าดาวที่หนักกว่าจะมีมวลประมาณ 1.36-1.60 เท่าดวงอาทิตย์ ในขณะที่ดาวที่เบากว่านั้นคาดว่าจะมีมวลประมาณ 1.16-1.36 เท่าดวงอาทิตย์

ตั้งแต่นั้นมา นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ก็พยายามคำนวณรัศมีของดาวนิวตรอนด้วยกระดาษที่ตีพิมพ์ในเดือนสิงหาคม 2018โดย Soumi De และเพื่อนร่วมงานประเมินว่ารัศมีทั้งสองนั้นอยู่ที่ 10.8 กม. การคำนวณทำได้โดยพิจารณาว่าดาวนิวตรอนสามารถเสียรูปได้อย่างไรโดยแรงโน้มถ่วงของกันและกัน

สมการของรัฐตอนนี้นักวิจัยของ LIGO-Virgo ได้เผยแพร่การคำนวณรัศมีดาวนิวตรอนของตนเอง พวกเขายังคำนวณสมการสถานะ (EOS) สำหรับดาวนิวตรอนด้วย ซึ่งกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความดันและความหนาแน่นของดาวนิวตรอน

เครื่องบินเจ็ตเชิงสัมพัทธภาพทะลุรังไหม

หลังจากการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนการรวมตัวกันของดาวนิวตรอน 2 ดวงให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับ EOS เนื่องจากรูปร่างของดาวนิวตรอนนั้นบิดเบี้ยวตามแรงโน้มถ่วงของกันและกันเมื่อเข้าใกล้มากขึ้น การที่ดาวนิวตรอนผ่านการบิดเบือนของคลื่นนั้นขึ้นอยู่กับรัศมีของดาวนิวตรอนและการยืดหรือบีบอัดนั้นง่ายหรือยากเพียงใด ซึ่ง EOS กำหนดไว้อย่างหลัง การบิดเบือนนี้ส่งผลต่อทั้งแอมพลิจูดและความถี่ของการปล่อยคลื่นโน้มถ่วง ดังนั้นจึงสามารถอนุมานได้จากการสังเกตของ LIGO-Virgo

การวิเคราะห์ล่าสุดของ GW170817 อิงตามสมมติฐานที่สำคัญสามประการ: วัตถุที่รวมตัวกันทั้งสองเป็นดาวนิวตรอน ว่าดาวนิวตรอนทั้งสองนั้นอธิบายด้วยสมการสถานะเดียวกัน และดาวนิวตรอนทั้งสองหมุนในอัตราที่สอดคล้องกับดาวนิวตรอนคู่อื่นที่สังเกตได้

ทีมงานได้คำนวณรัศมีของดาวนิวตรอนสองดวงโดยใช้เทคนิคที่ขึ้นอยู่กับ EOS เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งให้รัศมี 10.8 กม. สำหรับดาวนิวตรอนหนึ่งดวง และ 10.7 กม. สำหรับดาวฤกษ์อีกดวง ในทั้งสองกรณีความไม่แน่นอนน้อยกว่า 20%

ทางเลือกของ EOSในการวิเคราะห์ครั้งที่สอง พวกเขาใช้ EOS ที่พัฒนาโดยLee Lindblomและ Nathaniel Indik จาก Caltech ในสหรัฐอเมริกา ทางเลือกของ EOS นั้นส่วนหนึ่งมาจากการสังเกตการณ์ดาวนิวตรอนในปี 2010 ที่มีมวล 1.97 เท่าดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีมวลมากที่สุดที่เคยสำรวจมาจนถึงปัจจุบัน ด้วยเหตุนี้ EOS ที่ทีมเลือกจึงต้องสามารถอธิบายดาวนิวตรอนที่มีมวลขนาดนี้หรือใหญ่กว่านี้ได้ ในกรณีนี้ รัศมีของดาวนิวตรอนทั้งสองดวงคำนวณ

ได้ประมาณ 11.9 กม. โดยมีความไม่แน่นอนน้อยกว่า 12%

แนวคิดเรื่องเสียง delta-T เกิดขึ้นครั้งแรกกับOren Talจากสถาบันวิทยาศาสตร์ Weizmann เมื่อเขาศึกษาผลกระทบของสัญญาณรบกวนจากความร้อนบนรอยต่อของโมเลกุล ทางแยกประกอบด้วยโมเลกุลเดี่ยวระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วซึ่งมีอุณหภูมิต่างกัน เขาตระหนักว่านอกจากเสียงความร้อนแล้ว อาจมีเสียงที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิด้วย

การเคลื่อนไหวที่ไม่สัมพันธ์กันในอิเล็กโทรดที่อยู่ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ Tal ให้เหตุผลว่าอิเล็กตรอนเกือบทั้งหมดอยู่ในระดับพลังงานต่ำสุดที่เป็นไปได้ ดังนั้นเกือบทุกสถานะจนถึงพลังงานเฉพาะ (พลังงาน Fermi) จะถูกเติมในขณะที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้นจะว่างเปล่า อย่างไรก็ตาม ในอิเล็กโทรดที่อุ่นกว่า การกระตุ้นด้วยความร้อนทำให้อิเล็กตรอนบางตัวสามารถกระโดดไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้นได้ นำไปสู่สภาวะว่างเปล่าที่ต่ำกว่าพลังงาน Fermi และสถานะที่เติมอยู่เหนืออิเล็กโทรด

ในรอยต่อระหว่างขั้วไฟฟ้าอุ่นและขั้วเย็น ดังนั้น อิเล็กตรอนจึงถูกส่งผ่านทั้งสองทิศทาง เหนือพลังงาน Fermi พวกมันเดินทางจากร้อนไปเย็น ภายใต้พลังงาน Fermi พวกเขาเดินทางจากเย็นไปร้อน กระแสเฉลี่ยอาจเท่ากันและตรงกันข้ามจึงบวกเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าแต่ละอันจะประสบกับเสียงช็อตและไม่สัมพันธ์กัน ความผันผวนแบบสุ่มจะไม่ยกเลิกกันและกัน

Tal ปรึกษานักทฤษฎีDvira Segalที่มหาวิทยาลัยโตรอนโตและAbraham Nitzanที่มหาวิทยาลัย Tel Aviv พวกเขายืนยันว่าคำศัพท์เสียงใหม่นี้อธิบายโดยทฤษฎีการขนส่งอิเล็กตรอนของ Landauer ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย แม้ว่าจะไม่เคยได้รับการตรวจสอบอย่างเหมาะสมมาก่อนในกรอบทฤษฎีนี้

นักทดลองที่มีพรสวรรค์อย่างไรก็ตาม การตรวจจับเสียงรบกวนนั้นเป็นงานที่ท้าทายอย่างยิ่งสำหรับOfir Shein Lumbrosoนักศึกษาปริญญาเอกของ Tal เธอต้องเผชิญกับเป้าหมายที่ขัดแย้งกันในการผสมผสานเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าและเครื่องวัดอุณหภูมิเข้ากับจุดแยกโมเลกุลระดับนาโน ขณะเดียวกันก็รักษาแยกจากสัญญาณสัญญาณรบกวนไฟฟ้าภายนอกให้เพียงพอเพื่อให้สามารถวัดสัญญาณรบกวนภายในอันเล็กๆ อันเป็นผลจากความแตกต่างของอุณหภูมิได้ “ต้องใช้เวลาหลายปีในการเพิ่มประสิทธิภาพการตั้งค่าการวัดของเราเพื่อให้สามารถวัดสัญญาณรบกวน delta-T” Tal อธิบาย “แต่ Ofir เป็นนักทดลองที่มีพรสวรรค์มากและในที่สุดเธอก็เอาชนะปัญหาเหล่านี้ได้”เทอร์โมมิเตอร์ Nanodiamond ใช้อุณหภูมิของเซลล์ชีวภาพ

Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>ป๊อกเด้งออนไลน์ ขั้นต่ำ 5 บาท