중성자 별에서 핵 파스타

제목:천체 재료 과학 및 핵 파스타

저자:석사 캐플란 호로비츠

첫 번째 저자의 기관:인디애나 대학,미국

상태:arXiv.org,오픈 액세스

중성자 별 내부

중성자 별은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체입니다. 당연히,그들 내부의 문제는 이국적이고 지구에 아무것도 달리-스타에 우리의 태양의 질량을 부수 상상 만 10 가로 질러 킬로미터! 그들의 이름에서 짐작할 수 있듯이 중성자 별은 대부분 중성자로 구성되어 있으며 전자와 양성자의 작은 부분이 질량에 기여합니다. 중성자 별은 강한 힘보다는 중력에 의해 묶인 거대한 원자핵과 유사한 것으로 생각할 수 있습니다. 중력에 의해 가해지는 압력 하에서,물질은 원자의 핵과 같은 밀도로 압축된다;중성자 별에서 고밀도 물질의 특성은이 바이트에서 논의된다.

이제 중성자 별의 지각을 통해 하강하는 것을 시각화합시다. 그림 1 은 우리가 하강하는 동안 만나는 계층화 된 층의 개략도를 제공합니다. 외부 지 각에서 중성자 고체 격자를 형성 하는 핵으로 결합. 우리가 지각 깊숙이 내려갈 때,핵은 점점 더 거대 해지고 중성자가 풍부 해집니다. 특정 크기를 넘어,중성자는 핵에서 오버 플로우 밖으로 물방울 시작,핵의 격자가 침지 자유 중성자의 바다를 형성. 이것은 내부 지각으로의 우리의 전환을 의미합니다. 여기,지각(또는”맨틀”)의 기초에서,우리는 오늘날의 논문이 염려하는 복잡한 핵 구조를 발견합니다. 일반적으로 우리는 핵이 구형이 될 것으로 예상하지만 여기서 핵은 변형되고 융합되어”핵 파스타”라고 불리는 이국적인 모양의 클러스터를 형성합니다. 이 점을 넘어서,우리는 균일 한 핵 물질을 발견하는 별의 핵심으로 들어갑니다:중성자 초 유체(마찰없이 흐르는 물질)는 양성자 초전도체(저항없이 전기를 전도하는 물질)와 공존합니다.

그림 1:중성자 별의 구조. 기호 엔,엔,피,이자형,이자형,핵,유체 중성자 및 양성자,전자 및 뮤온에 각각 해당합니다. (비)중성자 별의 내부 지각의 구성. 출처: https://compstar.uni-frankfurt.de/outreach/short-articles/the-nuclear-pasta-phase/

핵 파스타

중성자 별 내부의 극도의 고밀도 조건에서 핵 인력과 쿨롱 반발력 사이의 경쟁은 핵 파스타라고 불리는 이국적인 구조를 산출합니다. 라벤홀,페티 크,윌슨은 이러한 비정상적인 핵 물질 구성을 조사한 최초의 사람이었습니다. 핵 파스타는 관 장 및 거품과 같은 복잡한,비구형 본이 특징입니다;이 윤곽은 그들의 에너지를 극소화합니다(숫자 2 를 보십시오). “핵 파스타”라는 이름은 라자냐,뇨키,스파게티와 같은 다양한 종류의 파스타와 유사하기 때문에 생겨났습니다!

현재 중성자 별의 핵 파스타에 대한 우리의 이해는 주로 이론적 계산에 기초합니다. 그러나 지각에 핵 파스타의 존재를 뒷받침하는 일부 관찰 증거가 존재합니다. 예를 들어,폰,비가노 및 레아는 파스타 단계가 중성자 별(펄서)의 회전 최대 스핀 기간을 제한한다고 가정합니다. 그들은 스핀 기간이 12 초 이상인 고립 된 엑스레이 펄서가 없다는 것이 핵 파스타의 관찰 증거 일 수 있다고 제안합니다. 핵 파스타 층의 관측 서명을 사냥하는 것은 큰 관심의 연구 주제입니다.

그림 2:다른 핵 파스타 단계의 예. 종이에 그림 3.

결과

이 논문에서 저자는 핵 파스타의 반 고전적 분자 역학 시뮬레이션을 수행합니다. 관련 행동은 수천 개의 핵자 클러스터를 포함하고 이러한 무거운 클러스터는 고전적으로 처리 될 수 있기 때문에 반 고전적 접근 방식이 정당화됩니다. 작은 규모에 존재하는 양자 효과는 세미 클래식 모델의 매개 변수를 통해 손에 넣어.

저자는 그림 2 에 묘사 된 복잡한 파스타 구조의 기하학 및 토폴로지를 모델링하고 열 및 전기 전도도와 같은 재료의 유용한 특성을 추출합니다. 저자들은 중성자 별 지각의 기저부에 파스타 층이 존재하면 초신성 중성미자,자기장 붕괴 및 중성자 별의 지각 냉각과 같은 천체 물리학 적 현상의 관측에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대해 논의합니다.

위의 우리는 폰 등이 쓴 논문을 논의했다. 어떤 핵 파스타 단계는 불순물을 포함 할 것으로 예상된다. 이 불순물은 중성자별의 자기장이 0.1-1 미터로 붕괴되도록 하는데,이는 12 초 미만의 스핀 주기를 갖는 고립된 엑스선 펄서의 관찰 집단과 일치한다. 오늘날의 논문에서 분자 역학 시뮬레이션 파스타 높은 불순물 매개 변수는 폰의 가정을 지원 하기 위해 증거를 제공 합니다. 따라서 퍼즐의 또 다른 조각이 함께 맞고 우리는 핵 파스타가 중성자 별 안에 존재한다고 믿을만한 더 많은 이유가 있습니다.

  • 저자에 관하여

리사 드러먼드 소개

나는 소형 물체와 중력파에 관심을 가진 천체 물리학 박사 과정 학생입니다. 나는 호주 멜버른 대학에서 석사 학위 논문을 위해 중성자 별 인테리어를 공부했으며 지금은 박사 학위를 받고 있습니다.

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