gov-civil-vilareal.ptDe hoogste berg op een neutronenster kan een fractie van een millimeter hoog zijn
>De hoogste berg op aarde - gemeten van de basis tot de top - is de vulkaan Mauna Kea op 10.200 meter (6,3 mijl) hoog.
Op een neutronenster zou de hoogste berg a millimeter hoog. Misschien wel een centimeter.
Dat blijkt uit nieuw onderzoek klaar met kijken naar hoe deze kleine maar belachelijk krachtige objecten werken. Het lijkt misschien een beetje esoterisch om je af te vragen hoe hoog een berg kan zijn op het ultracompacte overblijfsel van de kern van een massieve ster, maar het blijkt behoorlijk belangrijke implicaties te hebben voor de astronomie.
Neutronensterren ontstaan wanneer sterren van ongeveer 8-20 keer de massa van de zon hun leven beëindigen. De buitenste lagen van de ster exploderen naar buiten als een supernova, maar de kern stort naar beneden in. De kern begint honderdduizenden kilometers breed, maar krimpt in tot een bol van minder dan 30 kilometer breed. Alle protonen en elektronen in de atomaire elementen in de kern (plus antineutrino's, als je de score bijhoudt) vormen samen neutronen, waardoor een neutronenster ontstaat.
nummer 404
Ze zijn ongelooflijk, bijna onredelijk dicht, met maar liefst honderd miljoen ton verpakt in elke kubieke centimeter materiaal (genaamd neutronium ). Dit maakt hun oppervlaktezwaartekracht verpletterend, ongeveer een miljard keer die van de aarde.
TOT miljard . Op een neutronenster zou ik net zoveel wegen als een kleine berg.
Een neutronenster is ongelooflijk klein en dicht en verpakt de massa van de zon in een bal van slechts een paar kilometer breed. Dit kunstwerk beeldt er een uit in vergelijking met Manhattan. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center
Maar ik zou lang niet zo lang zijn. De zwaartekracht is zo sterk dat alles wat zich probeert op te stapelen, plat zou worden geslagen. Dat geldt ook op aarde: bergen kunnen alleen zo hoog worden voordat ze door hun eigen gewicht inzakken; het spul bovenop duwt naar beneden op het spul eronder, dat dan wegstroomt. Daarom zijn hoge bergen gemaakt van hard gesteente. Probeer er een te maken van modder en het zal niet erg hoog worden voordat het instort.
Dit probleem is miljarden keren erger op een neutronenster. Een ander probleem is dat een berg steun nodig heeft van de korst eronder. De korst van de aarde kan slechts zoveel gewicht dragen voordat de druk ervoor zorgt dat deze vervormt, waardoor ook de grootte van bergen wordt beperkt.
Een neutronenster heeft ook een korst van materiaal en is veel sterker dan die van de aarde. Maar met honderd miljard keer de neerwaartse kracht kan zelfs een korst van een neutronenster maar zoveel hebben.
Hoeveel?
Kunstwerk dat het magnetische veld rond een neutronenster afbeeldt. Credit: Casey Reed / Penn State University
ijstijd 4: continentale drift
Dit probleem wordt al een paar decennia door wetenschappers aangepakt, maar het is moeilijk. Ten eerste is de zwaartekracht zo sterk dat het gebruik van de eenvoudige wiskundige formules van Isaac Newton niet werkt. U moet de algemene relativiteitstheorie van Einstein gebruiken, die veel complexer is, maar de vergelijkingen gemakkelijker oplost.
Je moet ook weten hoe sterk een korst van een neutronenster is, en dat is een kwantummechanica probleem, wat... moeilijk is. Er kunnen echter benaderingen worden gemaakt die het gemakkelijker maken om erachter te komen. Het gebruikelijke antwoord dat je zult vinden is dat een berg op een neutronenster ongeveer 10 centimeter hoog kan worden voordat hij door de korst scheurt.
De wiskunde die wordt gebruikt om dit te berekenen, maakt echter een grappige veronderstelling: dat de berg druk uitoefent op de hele korst, en niet alleen op de plek waarop hij staat. Die veronderstelling maakt de wiskunde een stuk eenvoudiger, maar het lijkt duidelijk dat je een groot probleem zult hebben om lokaal een berg op een neutronenster te maken lang voordat de hele korst verbrijzelt.
Het nieuwe werk gaat daar op in. Ze ontdekken dat de kritieke grootte van een berg afhangt van veel andere factoren, waaronder hoe het is gemaakt (misschien wordt er materiaal van een begeleidende ster getrokken, of helpt het onvoorstelbaar sterke magnetische veld materie van het oppervlak te tillen). Wanneer ze hun berekeningen maken, ontdekken ze dat de hoogste berg tot een centimeter hoog kan zijn, maar kan variëren tot minder dan een millimeter, afhankelijk van de specifieke lokale omstandigheden.
Een roterende neutronenster met een krachtig magnetisch veld zweept subatomaire deeltjes eromheen. Kunstwerktegoed: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University
Een berg van nog geen millimeter hoog! Dat is een tienmiljoenste zo groot als Mauna Kea. Maar op schaal zou het nog steeds miljarden keren moeilijker zijn om te klimmen vanwege de felle zwaartekracht. Ik ben uitgeput van het klimmen van een paar duizend meter hier op aarde, dus ik denk dat ik mijn plannen voor een neutronensterwandeling in de wacht zet.
waar de wilde dingen zijn recensie
Een andere manier om erover na te denken: de hoogte van Mauna Kea is 0,08% van de diameter van de aarde. De hoogte van een berg van 1 mm op een neutronenster is 0,000003% van zijn diameter. Heel klein. Neutronensterren zijn zacht .
Dit alles blijkt interessante implicaties te hebben. Neutronensterren hebben de neiging snel te draaien, waarbij het enkele seconden tot soms slechts een handvol milliseconden duurt om één keer te draaien. In de loop van de tijd neemt die snelheid af naarmate de neutronenster rotatie-energie verliest aan verschillende factoren. Het krachtige magnetische veld kan bijvoorbeeld geladen subatomaire deeltjes in de ruimte eromheen opvegen. Dat werkt als een parachute en creëert weerstand die de spin vertraagt.
Maar ze kunnen ook zwaartekrachtgolven uitstralen, waardoor het weefsel van de ruimtetijd letterlijk door elkaar wordt geschud . Een perfect symmetrisch ronddraaiend object zoals een bol of zelfs een afgeplatte bol zal deze golven niet uitzenden, maar elke afwijking daarvan zullen maak ze. Bijvoorbeeld een bult aan de kant van een neutronenster. Dat werpt de symmetrie weg en creëert de zwaartekrachtsgolven . Deze golven halen hun energie uit de draaiing van de ster, dus als ze worden gegenereerd, vertraagt de rotatie van de ster.
mad max fury road beoordeeld r
We hebben deze golven nog nooit van een draaiende neutronenster gedetecteerd, maar wetenschappers hopen ze ooit te zien. De grootte van de berg zal bepalen hoeveel energie de golven hebben, dus als we ze ooit willen detecteren, moeten we begrijpen hoe bergen op neutronensterren zich gedragen.
Bovendien zijn deze berekeningen op zichzelf al interessant. Neutronensterren zijn fascinerend en angstaanjagend en de oorzaak achter nog veel meer angstaanjagende fenomenen zoals magnetars (ja, lees dit over magnetars als je durft). Dus hoe meer we ze begrijpen, hoe beter.
En het is gewoon cool. Een berg kleiner dan een zandkorrel, maar wel een die triljoenen en triljoenen keer meer weegt! Het universum is zo'n rare plek, en hoe meer we erover leren, hoe vreemder en ontzagwekkender het wordt.
