Neue Art, einen Stern zu wiegen | 2020

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Anonim

Bisher haben Wissenschaftler die Masse von Sternen, Planeten und Monden bestimmt, indem sie ihre Bewegung im Verhältnis zu anderen in der Nähe untersuchten, wobei sie die Gravitationskraft zwischen den beiden als Grundlage für ihre Berechnungen verwendeten. Bei jungen Pulsaren haben die Mathematiker in Southampton jetzt eine neue Methode gefunden, um ihre Masse zu messen, auch wenn ein Stern für sich allein im Weltraum existiert.

Dr. Wynn Ho, Mathematiker an der Universität von Southampton, der die Forschung leitete, sagte: "Für Pulsare konnten wir Prinzipien der Kernphysik anstelle der Schwerkraft verwenden, um herauszufinden, was ihre Masse ist - ein aufregender Durchbruch Das hat das Potenzial, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir diese Art der Berechnung durchführen. "

Der Mitarbeiter Dr. Cristobal Espinoza von der Pontificia Universidad Catolica de Chile erklärt weiter: "Alle früheren genauen Messungen von Pulsarmassen wurden für Sterne durchgeführt, die ein anderes Objekt umkreisen, wobei dieselben Techniken verwendet wurden, mit denen die Masse der Erde oder des Mondes gemessen wurde , oder entdecken Sie die ersten extrasolaren Planeten. Unsere Technik ist sehr unterschiedlich und kann für Pulsare allein verwendet werden. "

Pulsare senden einen rotierenden Strahl elektromagnetischer Strahlung aus, der von Teleskopen erfasst werden kann, wenn der Strahl wie bei der Beobachtung eines Leuchtturmstrahls über die Erde streicht. Sie sind für ihre unglaublich stabile Rotationsgeschwindigkeit bekannt, aber junge Pulsare erfahren gelegentlich so genannte "Pannen", bei denen sie für einen sehr kurzen Zeitraum schneller werden.

Die vorherrschende Theorie besagt, dass diese Störungen auftreten, wenn eine sich schnell drehende Superflüssigkeit innerhalb des Sterns ihre Rotationsenergie auf die Sternkruste überträgt, die Komponente, die durch Beobachtungen verfolgt wird.

Professor für Angewandte Mathematik in Southampton, Nils Andersson, erklärt: "Stellen Sie sich den Pulsar als eine Schüssel Suppe vor, bei der sich die Schüssel mit einer Geschwindigkeit dreht und die Suppe schneller dreht. Reibung zwischen dem Inneren der Schüssel und ihrem Inhalt, der Suppe, wird dazu führen Je mehr Suppe vorhanden ist, desto schneller dreht sich die Schüssel. "

Dr. Ho hat mit seinem Kollegen Professor Andersson und den externen Forschern Dr. Espinoza und Dr. Danai Antonopoulou von der Universität Amsterdam zusammengearbeitet, um mithilfe neuer Radio- und Röntgendaten ein neues mathematisches Modell zu entwickeln, mit dem die Masse der Pulsare gemessen werden kann Panne. Die Idee beruht auf einem detaillierten Verständnis der Superfluidität. Die Größe und Häufigkeit der Pulsarstörungen hängt von der Menge des Superfluids im Stern und der Beweglichkeit der darin befindlichen Superfluidwirbel ab.Durch die Kombination von Beobachtungsinformationen mit der beteiligten Kernphysik kann die Masse des Sterns bestimmt werden.

Die Ergebnisse des Teams haben wichtige Auswirkungen auf die nächste Generation von Radioteleskopen, die durch große internationale Kooperationen wie das Square Kilometer Array (SKA) und das Low Frequency Array (LOFAR) entwickelt werden. Southampton ist eine britische Partneruniversität. Die Entdeckung und Überwachung vieler weiterer Pulsare ist eines der wichtigsten wissenschaftlichen Ziele dieser Projekte.

"Unsere Ergebnisse bieten eine aufregende neue Verbindung zwischen der Untersuchung ferner astronomischer Objekte und Laborarbeiten in der Hochenergie- und Niedertemperaturphysik. Sie sind ein hervorragendes Beispiel für interdisziplinäre Wissenschaft", sagt Professor Andersson.