एथन से पूछें: रोटेशन पल्सर के आकार को कैसे प्रभावित करता है?

एक न्यूट्रॉन तारा ब्रह्मांड में पदार्थ के सबसे घने रूपों में से एक है, लेकिन इसके द्रव्यमान की ऊपरी सीमा होती है। यदि इसे पार किया जाता है, तो एक न्यूट्रॉन तारा एक ब्लैक होल में गिर जाता है

ब्रह्मांड में कुछ निश्चित वस्तुएं हैं; हमारे लिए जाने जाने वाले लगभग सभी शरीर घूमते हैं। हमारे लिए ज्ञात प्रत्येक चंद्रमा, ग्रह, तारा अपनी धुरी पर घूमता है, इसलिए हमारी भौतिक वास्तविकता में आदर्श क्षेत्र नहीं हैं। घूर्णन के दौरान हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में एक वस्तु, भूमध्य रेखा के चारों ओर घूमती है और ध्रुवों से संकुचित होती है। हमारी पृथ्वी, प्रति दिन एक क्रांति के कारण, भूमध्यरेखीय अक्ष ध्रुवीय की तुलना में 42 किमी लंबी है, और ऐसी वस्तुएं हैं जो बहुत तेजी से घूमती हैं। सबसे तेज़ घूमने वाली वस्तुओं के बारे में क्या? हमारा पाठक पूछता है:

कुछ पल्सर आश्चर्यजनक तेजी से घूमते हैं। यह उनके आकार को कितना विकृत करता है, और क्या वे इस वजह से डंपिंग पदार्थ नहीं हैं - या क्या उनका गुरुत्वाकर्षण इसे पकड़ रहा है?

वस्तुओं के रोटेशन की गति पर प्रतिबंध हैं, और हालांकि पल्सर कोई अपवाद नहीं हैं, उनमें से कुछ को वास्तव में असाधारण कहा जा सकता है।


सभी पल्सर की तरह पाल में पल्सर, एक न्यूट्रॉन स्टार के अवशेषों का एक उदाहरण है। गैस और पदार्थ काफी बार पल्सर को घेर लेते हैं, और वे इन न्यूट्रॉन तारों के स्पंदनात्मक व्यवहार के लिए ईंधन के स्रोत हैं।

पल्सर, या न्यूट्रॉन सितारों को घुमाने से ब्रह्मांड में सभी वस्तुओं में सबसे अविश्वसनीय गुण हैं। वे एक सुपरनोवा के बाद दिखाई देते हैं, जब नाभिक न्यूट्रॉन की एक ठोस गेंद की स्थिति तक ढह जाता है, जो सूर्य के द्रव्यमान से अधिक होता है, लेकिन केवल कई किलोमीटर व्यास में। यह ज्ञात पदार्थ का सबसे घना रूप है। और यद्यपि उन्हें न्यूट्रॉन तारे कहा जाता है, वे केवल 90% न्यूट्रॉन से बने होते हैं, इसलिए जब वे घूमते हैं, तो आवेशित कण वे बहुत तेज़ी से आगे बढ़ते हैं और एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाते हैं। जब उनके आस-पास के कण इस क्षेत्र में आते हैं, तो वे गति करते हैं, और एक सापेक्ष जेट , या जेट, एक न्यूट्रॉन स्टार के ध्रुवों से निकलता है। और जब इनमें से एक ध्रुव हमारी दिशा में इंगित करता है, तो हम पल्सर के "आवेग" को देखते हैं।


पल्सर, जिसमें न्यूट्रॉन होते हैं, में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन का एक बाहरी आवरण होता है, जो सूर्य की सतह पर एक बेहद मजबूत चुंबकीय क्षेत्र, एक खरब गुना अधिक होता है। ध्यान दें कि रोटेशन की धुरी और चुंबकीय अक्ष थोड़ा अलग हैं।

अधिकांश मौजूदा न्यूट्रॉन सितारे हमारे लिए पल्सर की तरह नहीं दिखते हैं, क्योंकि उनमें से अधिकांश को घुमाया नहीं जाता है ताकि रोटेशन की धुरी दृष्टि की रेखा से मेल खाती हो। यह संभव है कि सभी न्यूट्रॉन सितारे पल्सर हैं, लेकिन उनमें से केवल एक छोटा सा अंश हमें दिखाई दे रहा है। फिर भी, यहां तक ​​कि देखे गए पल्सर क्रांतियों की संख्या में एक विशाल प्रसार है।


केकड़े निहारिका की कोर की छवि में - एक युवा और बड़े पैमाने पर सितारा जो हाल ही में एक आश्चर्यजनक सुपरनोवा विस्फोट में मृत्यु हो गई - आप एक स्पंदित और तेजी से घूर्णन न्यूट्रॉन स्टार, एक पल्सर द्वारा उत्पन्न विशेषता तरंगों को देख सकते हैं। केवल 1000 साल पुराना यह युवा पल्सर, प्रति सेकंड 30 बार घूमता है, यह सामान्य पल्सर का एक विशिष्ट प्रतिनिधि है।

साधारण पल्सर, जिसमें अधिकांश युवा पल्सर होते हैं, एक सेकंड के कुछ सौवें हिस्से से लेकर कई सेकंड तक की एक पूरी क्रांति खर्च करते हैं, और पुराने, मिलीसेकंड पल्सर बहुत तेजी से घूमते हैं। सबसे तेजी से ज्ञात पल्सर 766 बार प्रति सेकंड घूमता है, और सबसे धीमी गति से 2000-वर्षीय सुपरनोवा RCW 103 के केंद्र में खोजा गया, अविश्वसनीय 6.7 घंटों में घूमता है ।


सुपरनोवा अवशेष RCW 103 के मूल में एक बहुत धीरे-धीरे घूमने वाला न्यूट्रॉन तारा भी एक चुंबक है । 2016 में, विभिन्न उपग्रहों के नए डेटा ने पुष्टि की कि यह सभी ज्ञात सबसे धीरे-धीरे घूर्णन न्यूट्रॉन स्टार है

कुछ साल पहले, एक गलत कहानी नेटवर्क के चारों ओर घूमती थी कि धीरे-धीरे घूमने वाला तारा मानव जाति के लिए ज्ञात क्षेत्र का सबसे निकटतम वस्तु बन गया। शायद ही है! सूर्य आदर्श क्षेत्र के बहुत करीब है, और भूमध्यरेखा में यह ध्रुवों के बीच अक्ष के साथ व्यास में केवल 10 किमी बड़ा है (अर्थात, यह आदर्श क्षेत्र से 0.0007% तक भिन्न होता है), और हाल ही में खोजा गया KIC 11145123 सूर्य से दोगुना बड़ा है। आकार, लेकिन भूमध्य रेखा और ध्रुवों में अंतर केवल 3 किमी है।


हमारे लिए ज्ञात सबसे धीमी गति से घूमने वाले तारे में, केपलर / KIC 1145123, ध्रुवों और भूमध्य रेखा पर व्यास केवल 0.0002% से भिन्न होते हैं। हालाँकि, न्यूट्रॉन तारे और भी अधिक हो सकते हैं।

हालांकि, हालांकि आदर्श क्षेत्र से केवल 0.0002% का अंतर एक अच्छा परिणाम है, 1E 1613 के रूप में ज्ञात सभी घूर्णन न्यूट्रॉन सितारों में से सबसे धीमा, इन सभी रिकॉर्डों को तोड़ता है । इसका व्यास लगभग 20 किमी है, और भूमध्यरेखीय और ध्रुवीय त्रिज्या के बीच का अंतर प्रोटॉन के त्रिज्या से अधिक नहीं है: यह 1% से एक ट्रिलियन से कम है। बेशक, अगर हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि न्यूट्रॉन स्टार का आकार इसकी रोटेशन की गतिशीलता से निर्धारित होता है।

लेकिन, शायद, वास्तव में, ऐसा नहीं है, और इस कथन की शुद्धता सिक्के के दूसरी तरफ - सबसे तेज घूमने वाले न्यूट्रॉन सितारों का अध्ययन करने में बहुत बड़ी भूमिका निभाती है।


न्यूट्रॉन तारा छोटा और मंद होता है, लेकिन यह बहुत गर्म होता है और बहुत लंबे समय तक ठंडा रहता है। यदि हम उसे देख सकते हैं और उसकी चमक देख सकते हैं, तो हम उसकी चमक को ब्रह्मांड की वर्तमान आयु से लाखों गुना अधिक देखेंगे।

न्यूट्रॉन सितारों में एक अविश्वसनीय रूप से मजबूत चुंबकीय क्षेत्र होता है - एक साधारण न्यूट्रॉन स्टार के लिए, इसकी तीव्रता 100 बिलियन गॉस होती है, और सबसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के साथ मैग्नेटर्स के लिए, यह 100 ट्रिलियन से 1 क्वाड्रिलियन गॉस की सीमा में है। तुलना के लिए, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता लगभग 0.6 G है। और अगर रोटेशन न्यूट्रॉन स्टार को समतल करने और इसे निचोड़ा हुआ गोलाकार के आकार में लाने की कोशिश करता है, तो चुंबकीय क्षेत्र विपरीत दिशा में कार्य करते हैं, न्यूट्रॉन स्टार को रोटेशन के अक्ष के साथ एक तरबूज जैसी आकृति में खींचते हैं, जिसे लम्बी गोलाकार के रूप में जाना जाता है।


संकुचित और बढ़े हुए गोलाकार

गुरुत्वाकर्षण तरंगों की सीमाओं के कारण , हमें विश्वास है कि न्यूट्रॉन तारे 10-100 सेमी से अधिक नहीं घूमने के कारण अपने आकार से दूर चले जाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे 0.0001% की सटीकता के साथ पूरी तरह गोल हैं। लेकिन वास्तव में, विकृति भी कम होनी चाहिए। सबसे तेज़ घूमने वाले न्यूट्रॉन तारे में 766 हर्ट्ज की परिक्रमण आवृत्ति या 0.0013 सेकेंड की क्रांति अवधि होती है।

और यद्यपि सबसे तेज न्यूट्रॉन तारों (आमतौर पर स्वीकृत समीकरण के बिना) के लिए भी समतल गणना करने के कई तरीके हैं, यहां तक ​​कि इस अविश्वसनीय गति, जिसके कारण भूमध्य रेखा पर सतह प्रकाश की गति के लगभग 16% की गति से चलती है, केवल 0.0000001% के समतलन का नेतृत्व करेगी , प्लस या माइनस दो ऑर्डर। और यह भगोड़ा गति के करीब भी नहीं आता है - एक न्यूट्रॉन तारे की सतह पर जो कुछ भी है वह वहीं रहेगा।


विलय से ठीक पहले, दो न्यूट्रॉन सितारे न केवल गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हैं, बल्कि एक भयावह विस्फोट भी उत्पन्न करते हैं, जो विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में प्रतिक्रिया करता है, साथ ही साथ आवधिक तालिका के बहुत अंत तक भारी तत्वों की एक धारा भी उत्पन्न करता है।

दो न्यूट्रॉन सितारों के संलयन के बाद, संलयन के परिणामस्वरूप गठित एक घूर्णन न्यूट्रॉन स्टार का सबसे चरम उदाहरण प्राप्त किया जा सकता है। हमारे मानक सिद्धांतों के अनुसार, इन न्यूट्रॉन तारों को एक ब्लैक होल में गिरना चाहिए जब एक निश्चित द्रव्यमान सीमा पार हो जाती है: सौर के बारे में 2.5 गुना। लेकिन अगर इन न्यूट्रॉन तारों को तेजी से घुमाया जाए, तो कुछ समय तक वे न्यूट्रॉन स्टार बने रह सकते हैं जब तक कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों के रूप में पर्याप्त ऊर्जा उत्सर्जित नहीं होती है और वे गंभीर अस्थिरता की स्थिति में पहुंच जाते हैं। इस तरह की प्रक्रिया न्यूट्रॉन स्टार के अधिकतम द्रव्यमान को कम से कम अस्थायी रूप से 10-20% बढ़ा सकती है।

और हम मानते हैं कि ठीक यही दो न्यूट्रॉन सितारों के संलयन के दौरान हुआ था जो हमने देखे थे ।



फ्यूजन के बाद न्यूट्रॉन तारा किस गति से घूमता था? इसका आकार कितना विकृत है? विलय से उत्पन्न न्यूट्रॉन तारे क्या गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हैं?

एक उत्तर प्राप्त करने के लिए, विभिन्न श्रेणियों से द्रव्यमान को शामिल करने वाली घटनाओं के अध्ययन को संयोजित करना आवश्यक है: कुल द्रव्यमान 2.5 सौर से अधिक नहीं होता है (एक स्थिर न्यूट्रॉन स्टार प्राप्त किया जाना चाहिए), द्रव्यमान 2.5 से 3 सौर तक है (जैसा कि हमने देखा कि घटना में) जब एक अस्थायी रूप से विद्यमान न्यूट्रॉन तारा ब्लैक होल में बदल जाता है), द्रव्यमान 3 से अधिक सौर (जब एक ब्लैक होल तुरंत प्राप्त होता है) होता है, और इसमें प्रकाश संकेतों को मापता है। हम एक सर्पिल में दृष्टिकोण चरण का जल्द से जल्द पता लगाने, और इच्छित स्रोत की ओर अग्रिम में दूरबीन भेजकर भी अधिक जान सकते हैं। और LIGO / कन्या और अन्य गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों के साथ-साथ उनकी संवेदनशीलता में वृद्धि के साथ, हम इसे बेहतर और बेहतर करने में सक्षम हैं।


कलाकार के दृष्टिकोण में दो न्यूट्रॉन सितारों का विलय। न्यूट्रॉन सितारों की द्विआधारी प्रणालियां भी धीरे-धीरे एक साथ सर्पिल होती हैं और विलय करती हैं, लेकिन हमने जो जोड़े पाए उनमें से सबसे करीब 100 मिलियन वर्षों तक विलय नहीं होगा। तब तक, LIGO को कई अन्य उम्मीदवारों को खोजने की संभावना है।

तब तक, यह जान लें कि उनके तेजी से घूमने के बावजूद न्यूट्रॉन तारे उनके नायाब घनत्व के कारण बेहद ठोस हैं। यहां तक ​​कि उनके जैसे मजबूत चुंबकीय क्षेत्र और सापेक्षतापूर्ण घूर्णी गति के साथ, वे ब्रह्मांड में मैक्रोस्कोपिक तराजू पर मिल सकने वाली किसी भी चीज़ की तुलना में अधिक आदर्श क्षेत्र हैं। जब तक व्यक्तिगत कण अधिक आदर्श क्षेत्र साबित नहीं होते (और ऐसा हो सकता है), धीरे-धीरे कमजोर चुंबकीय क्षेत्रों के साथ न्यूट्रॉन तारों को घुमाने से सबसे गोलाकार वस्तुओं के लिए सबसे अच्छे उम्मीदवार बने रहेंगे जो स्वाभाविक रूप से दिखाई दिए। एक लंबे समय तक स्थिर न्यूट्रॉन स्टार केवल समय के साथ धीरे-धीरे रोटेशन की गति को कम करेगा। और जो कुछ भी उसकी सतह पर है वह वहीं रहेगा।