Forskere har lige fundet den største neutronstjerne (eller det mindste sorte hul) endnu i en mærkelig kosmisk kollision

Astrofysikere har opdaget det mærkeligste gravitationsbølgesignal endnu, en observation, der kunne tvinge forskere til at omskrive, hvad de ved om kosmos.



Gravitationsbølger dannes, når massive genstande forvrænger rumtiden omkring dem og sender krusninger ud over universet. Forskere fangede første gang nogensinde påvisning af sådanne bølger , dannet af to kolliderende sorte huller, i 2015.



Siden da er gravitationsbølgedetekteringer kun blevet fremmed - og forskere er kun blevet mere begejstrede. Nu har en gruppe forskere annonceret den første påvisning af et gravitationsbølgesignal skabt af en kollision, der involverer et objekt større end det største kendte neutronstjerne men mindre end det mindste kendte sorte hul. Selvom opdagelsen er for kompliceret til, at forskere nogensinde kan håbe på at præcisere, hvad der skete, vækker signalet håb om, at der kommer flere mærkelige observationer. Denne opdagelse kan endda indvarsle en ny forståelse af, hvordan massive stjerneksplosioner kaldet supernovaer sker.

'Det er en fantastisk begivenhed, det vil virkelig ændre, hvordan vi forstår dannelsen af ​​sorte huller og neutronstjerner,' siger Christopher Berry, en gravitationsbølge-astronom ved Northwestern University og University of Glasgow og medforfatter på den nye forskning, til Space. com. 'Det vil forblive et mysterium, indtil vi kan få flere observationer, men det betyder ikke, at det ikke er informativt.'



Relaterede: Søgningen efter gravitationsbølger i billeder

En kunstner

En kunstners skildring af det stærkt asymmetriske sammenstød observeret gennem gravitationsbølger.(Billedkredit: N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulering af eXtreme Spacetime (SXS) samarbejde)



'Vi er meget sikre på resultaterne, det er et virkelig smukt signal,' sagde han. 'Det er en vidunderlig, ren kvidren, hvis man ser på dataene. Jeg kunne ikke tro det første gang jeg så det, det er fantastisk. '

Forskere fangede gravitationsbølgen eller ' kvidre 14. august 2019 og blev yderligere fascineret, da første analyse tyder på, at kollisionen kunne have fusioneret et sort hul og en neutronstjerne. Kollisionen mellem disse to objekter er en form for gravitationsbølgehændelse, som forskere har ventet meget på, da de hidtil kun har set fusioner af matchede par.

Men da astrofysikerne kørte flere analyser af dataene, indså de, at de så på noget endnu fremmed. Ifølge forskernes analyse af fusionshændelsen var et af de kolliderende objekter omkring 23 gange massen af ​​vores sol - det er et sort hul - og den anden cirka 2,6 gange massen af ​​vores sol - det er en ... godt, det ernoget.

Massegabsmysterium



Et diagram, der viser omfanget af kollisionshændelser observeret gennem gravitationsbølger. Den nederste del af billedet viser objekter i neutronstjernestørrelse; den øverste sektion viser objekter i sort hul. Den nye detektion, fremhævet her, involverede et sort hul og hvad der enten er en meget stor neutronstjerne eller et meget lille sort hul.

Et diagram, der viser omfanget af kollisionshændelser observeret gennem gravitationsbølger. Den nederste del af billedet viser objekter i neutronstjernestørrelse; den øverste sektion viser objekter i sort hul. Den nye detektion, fremhævet her, involverede et sort hul og hvad der enten er en meget stor neutronstjerne eller et meget lille sort hul.(Billedkredit: LIGO-Jomfru/ Frank Elavsky & Aaron Geller (nordvest))

Denne størrelse falder ind i, hvad forskere kalder massegabet: et objekt betydeligt mindre end noget sort hul, der er undersøgt til dato (ca. 5 gange solens masse), men også sandsynligvis større end nogen kendt neutronstjerne (ca. 2,5 gange massen af sol).

'Fusioner af blandet natur-sorte huller og neutronstjerner-er blevet forudsagt i årtier, men dette kompakte objekt i massegabet er en fuldstændig overraskelse,' medforfatter Vicky Kalogera, astrofysiker ved Northwestern University, sagde i en erklæring . 'Selvom vi ikke kan klassificere objektet med overbevisning, har vi set enten den tungeste kendte neutronstjerne eller det letteste kendte sorte hul. Uanset hvad, slår det en rekord. '

Under andre omstændigheder kan forskere have været i stand til at bestemme, hvad objektet egentlig var før kollisionen, der skabte den observerbare kvidren. Men skæbnen samarbejdede ikke her. Forskere fandt ikke noget lyssignal, som en neutronstjerne kunne have frembragt - men det udelukker ikke, at den kunne have været en neutronstjerne.

Og i modsætning til de generelt godt matchede kollisioner, forskere har studeret til dato, er dette par enormt ujævnt, idet det større objekt indeholder omkring ni gange massen af ​​det mindre, hvilket gør det endnu vanskeligere for forskere at se detaljer om begivenheden i gravitationsbølge kvidren. 'Jeg tænker på, at Pac-Man spiser en lille prik,' sagde Kalogera i erklæringen. 'Når masserne er meget asymmetriske, kan den mindre kompakte genstand spises af det sorte hul i en bid.'

Begivenheden var også vanskelig at studere, fordi den var ret langt væk. Kollisionen ser ud til at have fundet sted omkring 800 millioner lysår væk fra Jorden-for kontekst er det cirka seks gange mere fjernt end den fusion af binær neutronstjerne, der blev opdaget i august 2017 ved dets ledsagende lysglimt.

På grund af disse udfordringer, for virkelig at knække mysteriet om det kosmiske massegab, skal forskere observere flere af disse grænseobjekter i flere kollisioner, helst kollisioner, der ikke er så komplicerede at analysere. 'En mere binær med lige masse ville være fantastisk, endnu tættere på,' sagde Berry.

En kunstner

En kunstners skildring af to sorte huller, det ene mere end ni gange mere massivt end det andet, spiraler ind i hinanden og støder sammen.(Billedkredit: N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulering af eXtreme Spacetime (SXS) samarbejde)

Og at fastgøre det fuzzy rige mellem neutronstjerne og sorte hul er ikke vigtigt kun for præcisions skyld, sagde Berry: det vil ændre vores forståelse af universet omkring os.

For det første vil det fortælle forskere om, hvordan neutronstjerner - som Berry kaldte 'de ultimative partikelkolliderer' - fungerer. 'Neutronstjernemateriale er meget svært at modellere,' sagde han. 'Det er ikke noget, vi kan simulere her på Jorden, betingelserne er for ekstreme.' Men egenskaberne ved dette stof vil bestemme den maksimale størrelse af en neutronstjerne, det punkt, hvor en stor neutronstjerne bliver for stor og kollapser, den grænse, som observationer som denne nye forskning vil hjælpe med at fastspille.

Og at forstå massegabet (eller mangel på det) ville risle gennem astrofysik langt ud over disse observationer, sagde Berry. I årtier nu har astrofysikmodeller antaget, at der faktisk er et hul mellem de største neutronstjerner og de mindste sorte huller. Hvis dette hul viser sig at være betydeligt mindre end tidligere antaget eller ikke -eksisterende, skal disse modeller justeres. Disse justerede modeller kunne ændre vores forståelse af universet mere bredt end selve definitionen på masseforskelle, sagde Berry.

Selvom massegabsmysteriet udfolder sig, peger dette nye signal på den rige fremtid af gravitationsbølgeobservationer, sagde Berry.

'Dette er et vidnesbyrd om, at vi kun lige er begyndt at udforske universet med gravitationsbølger ,' han sagde. 'Vi ved ikke, hvad der er derude. Vi har set nogle af de mere almindelige kilder nu, vi ved, hvad den typiske type gravitationsbølger er. Men hele kompleksiteten, hvad de sjældne dyr i junglen er, forsøger vi stadig at finde ud af. '

Forskningen er beskrevet i et papir offentliggjort i dag (23. juni) i Astrophysical Journal Letters.

Send en e -mail til Meghan Bartels på mbartels@demokratija.eu eller følg hende @meghanbartels . Følg os på Twitter @Spacedotcom og på Facebook .

TILBUD: Spar 45% på 'Alt om plads' 'Sådan fungerer det' og 'Alt om historie'!

I en begrænset periode kan du tegne et digitalt abonnement på enhver af vores bedst sælgende videnskabsmagasiner for kun $ 2,38 pr. måned, eller 45% rabat på standardprisen i de første tre måneder. Se tilbud