Amaran mula tiba pada awal pagi 17 Ogos. Gelombang graviti yang dihasilkan oleh perlanggaran dua bintang neutron - teras padat bintang mati - membasuh Bumi. Lebih daripada 1,000 ahli fizik di balai cerap aLIGO (Pemerhati Gelombang Graviti Interferometer Laser Lanjutan) bergegas untuk menguraikan getaran dalam ruang-masa yang bergolek melalui pengesan seperti bunyi guruh yang panjang. Beribu-ribu ahli astronomi bersaing untuk mendapatkan hak untuk menyaksikan cahaya matahari. Bagaimanapun, keseluruhan kekecohan itu secara rasmi dirahsiakan. Ia adalah perlu untuk mengumpul data dan menulis karya ilmiah. dunia luar Saya tidak sepatutnya mengetahui tentang perkara ini selama dua bulan lagi.
Larangan ketat ini meletakkan Jocelyn Reed dan Katerino Chatzioanou, dua ahli kerjasama LIGO, dalam kedudukan yang janggal. Pada petang 17hb, mereka sepatutnya mengetuai persidangan yang dikhaskan kepada persoalan tentang apa yang berlaku dalam keadaan yang tidak dapat dibayangkan di bahagian dalam bintang neutron. Dan topik mereka adalah tepat bagaimana penggabungan dua bintang neutron sepatutnya berlaku. "Kami keluar pada waktu rehat dan duduk dan merenung antara satu sama lain," kata Reed, seorang profesor di Cal State Fullerton. "Jadi bagaimana kita melakukan ini?"
Selama beberapa dekad, ahli fizik telah membahaskan sama ada bintang neutron mengandungi jenis jirim baharu, dicipta apabila bintang memecahkan dunia proton dan neutron konvensional dan mencipta interaksi baharu antara kuark atau zarah eksotik lain. Jawapan kepada soalan ini juga akan menjelaskan misteri astronomi yang mengelilingi supernova dan kemunculan unsur berat seperti emas.
Selain memerhati perlanggaran dengan LIGO, ahli astrofizik telah membangunkan kaedah kreatif untuk menyiasat bintang neutron. Tugasnya adalah untuk mengetahui sebarang sifat lapisan dalamannya. Tetapi isyarat yang diterima oleh LIGO, dan lain-lain seperti itu - dipancarkan oleh dua bintang neutron, berputar di sekitar pusat jisim yang sama, menarik antara satu sama lain, dan akhirnya ranap - menawarkan sepenuhnya pendekatan baru kepada masalah.
Perkara Pelik
Bintang neutron ialah nukleus termampat bintang besar, arang batu yang sangat padat yang tinggal daripada supernova. Jisimnya setanding dengan matahari, tetapi ia dimampatkan kepada saiz sebuah bandar. Oleh itu, bintang neutron berfungsi sebagai takungan jirim yang paling padat di Alam Semesta - "jirim terakhir di pinggir lubang hitam," kata Mark Alford, seorang ahli fizik di Universiti Washington di St. Louis.Dengan menggerudi bintang sebegitu, kita akan lebih dekat dengan kecanggihan sains. Beberapa sentimeter atom biasa - kebanyakannya besi dan silikon - terletak di permukaan seperti salutan merah terang bagi gula-gula yang boleh disedut paling padat di alam semesta. Atom-atom itu kemudiannya dimampatkan sehingga kehilangan elektron ke laut biasa. Lebih dalam lagi, proton mula bertukar menjadi neutron, yang sangat rapat sehingga mereka mula bertindih antara satu sama lain.
Teras luar biasa bintang neutron. Ahli fizik masih membincangkan apa sebenarnya yang ada di dalamnya. Berikut adalah beberapa idea asas.
Teori tradisional
Atmosfera - unsur cahaya seperti hidrogen dan heliumCangkang luar - ion besi
Cangkang dalam ialah kekisi ion
Teras luar - ion kaya neutron dalam lautan neutron bebas
Apakah di dalamnya?
- Dalam nukleus quark, neutron pecah menjadi quark atas dan bawah.
- Dalam hyperon terdapat neutron yang terdiri daripada kuark aneh.
- Dalam kaon, zarah dua kuark dengan satu kuark pelik.
Ahli astrofizik lain berfikir secara berbeza. Nukleon - bukan zarah asas. Mereka terdiri daripada tiga quark [ sebenarnya, tidak - lebih kurang. terjemahan]. Di bawah tekanan yang sangat kuat, quark boleh membentuk keadaan baharu - jirim quark. "Nuklon bukan bola biliard," kata David Blaschke, seorang ahli fizik di Universiti Wroclaw di Poland. "Mereka kelihatan lebih seperti ceri. Anda boleh memerahnya sedikit, tetapi pada satu ketika anda akan menghancurkannya.”
Tetapi sesetengah orang berpendapat jem quark terlalu mudah. Ahli teori telah lama berfikir bahawa lapisan zarah asing boleh muncul di dalam bintang neutron. Tenaga daripada neutron yang dihimpit bersama boleh ditukar kepada menghasilkan zarah yang lebih berat, mengandungi bukan sahaja quark atas dan bawah yang membentuk proton dan neutron, tetapi juga quark aneh yang lebih berat dan lebih eksotik.
Sebagai contoh, neutron boleh memberi laluan kepada hiperon, zarah tiga kuark yang mengandungi sekurang-kurangnya satu quark aneh. Dalam eksperimen makmal, hiperon diperolehi, tetapi ia hilang dengan serta-merta. Mereka boleh wujud secara stabil di dalam bintang neutron selama berjuta-juta tahun.
Sebagai alternatif, kedalaman tersembunyi bintang neutron boleh diisi dengan kaon-juga diperbuat daripada kuark aneh-berhimpun menjadi sekeping jirim dalam keadaan kuantum tunggal.
Tetapi selama beberapa dekad bidang penyelidikan ini menemui jalan buntu. Ahli teori telah menghasilkan idea tentang perkara yang mungkin berlaku di dalam bintang neutron, tetapi persekitaran ini sangat melampau dan tidak biasa sehingga eksperimen di Bumi tidak dapat dicipta semula syarat yang perlu. Di Makmal Kebangsaan Brookhaven dan CERN, ahli fizik menghancurkan nukleus berat, seperti emas dan plumbum, antara satu sama lain. Ini mewujudkan keadaan jirim yang menyerupai sup zarah di mana kuark percuma, dikenali sebagai plasma quark-gluon. Tetapi bahan ini ternyata jarang, tidak padat, dan suhunya berbilion atau trilion darjah ternyata jauh lebih tinggi daripada bahagian dalam bintang neutron, di dalamnya suhu yang agak sejuk berjuta-juta darjah memerintah.
Malah teori berpuluh tahun yang menerangkan quark dan nukleus, "kromodinamik kuantum," atau QCD, tidak dapat menjawab soalan ini. Pengiraan yang diperlukan untuk mengkaji QCD dalam media yang agak sejuk dan padat adalah sangat rumit sehinggakan ia tidak boleh dijalankan walaupun pada komputer. Penyelidik ditinggalkan dengan penyederhanaan dan gimik yang berlebihan.
Satu-satunya pilihan ialah mengkaji bintang neutron sendiri. Malangnya, mereka sangat jauh, malap, dan sangat sukar untuk mengukur apa-apa selain daripada sifatnya yang paling asas. Apa yang lebih teruk, paling banyak fizik yang menarik berlaku di bawah permukaannya. "Keadaan ini seperti makmal di mana sesuatu yang menakjubkan sedang berlaku," kata Alford, "sementara yang anda boleh lihat hanyalah cahaya dari tingkapnya."
Tetapi dengan eksperimen generasi baharu, ahli teori akhirnya boleh melihatnya dengan baik tidak lama lagi.
Instrumen NICER sejurus sebelum dilancarkan ke ISS. Dia menjejaki sinaran x-ray bintang neutron
Lembut atau keras?
Apa sahaja yang ada dalam teras bintang neutron - kuark bebas, kondensat kaon, hiperon atau nukleon lama yang baik - bahan ini mesti tahan terhadap graviti yang lebih besar daripada matahari. Jika tidak, bintang itu akan runtuh ke dalam lubang hitam. Tetapi bahan yang berbeza boleh dimampatkan oleh graviti masuk darjah yang berbeza-beza, yang menentukan berat maksimum yang mungkin bagi bintang untuk sesuatu yang diberikan saiz fizikal.Ahli astronomi terpaksa tinggal di luar sedang membongkar rantai ini, cuba memahami bintang neutron diperbuat daripada apa. Dan untuk ini adalah sangat baik untuk mengetahui betapa lembut atau kerasnya mereka di bawah mampatan. Untuk mengetahui, ahli astronomi perlu mengukur jisim dan jejari pelbagai bintang neutron.
Antara bintang neutron, yang paling mudah untuk ditimbang ialah pulsar: bintang neutron berputar dengan pantas yang pancaran radionya melalui Bumi dengan setiap pusingan. Kira-kira 10% daripada 2500 pulsar yang diketahui dimiliki sistem dwi. Apabila pulsar ini bergerak, nadi mereka yang sepatutnya sampai ke Bumi pada selang masa yang tetap berbeza-beza, mendedahkan pergerakan pulsar dan kedudukannya dalam orbitnya. Dan mengetahui orbit, ahli astronomi boleh, menggunakan undang-undang Kepler dan pembetulan tambahan Einstein dan Relativiti Am, mencari jisim pasangan ini.
Kejayaan terbesar setakat ini ialah penemuan bintang neutron yang sihat tanpa diduga. Pada 2010, pasukan yang diketuai oleh Scott Ransom di Balai Cerap Astronomi Radio Kebangsaan Virginia mengumumkan bahawa ia telah mengukur jisim pulsar dan mendapati ia adalah dua kali ganda jisim matahari - jauh lebih besar daripada yang dilihat sebelum ini. Malah ada yang meragui kemungkinan kewujudan bintang neutron tersebut; ini membawa kepada akibat yang serius untuk pemahaman kita tentang tingkah laku nukleus atom. "Ini kini merupakan salah satu kertas kerja yang paling kerap dipetik mengenai pemerhatian pulsar, dan semuanya terima kasih kepada ahli fizik nuklear," kata Ransom.
Menurut beberapa model bintang neutron, yang berpendapat bahawa graviti harus memampatkannya dengan kuat, objek berjisim itu harus runtuh ke dalam lubang hitam. Kondensat kaon akan mengalami masalah dalam kes ini, kerana ia agak lembut, dan ia juga tidak baik untuk beberapa varian jirim kuantum dan hiperon, yang juga akan mengecut terlalu banyak. Pengukuran itu disahkan oleh penemuan satu lagi bintang neutron, dua jisim suria, pada tahun 2013.
Feryal Ozel, seorang ahli astrofizik di Universiti Arizona, telah menjalankan pengukuran yang menunjukkan bahawa teras bintang neutron mengandungi bahan eksotik.
Dengan jejari, perkara menjadi lebih rumit. Ahli astrofizik seperti Feryal Özel dari Universiti Arizona telah berkembang pelbagai teknik untuk mengira saiz fizikal bintang neutron dengan memerhati sinar-X yang terpancar dari permukaannya. Berikut ialah satu cara: Anda boleh mengukur jumlah pelepasan sinar-X, menggunakannya untuk menganggar suhu permukaan, dan kemudian mengira saiz bintang neutron yang mampu memancarkan gelombang sedemikian (membetulkan cara ia membengkok disebabkan graviti). Anda juga boleh mencari titik panas pada permukaan bintang neutron yang sentiasa muncul dan hilang dari pandangan. Medan graviti kuat bintang itu akan berubah denyutan cahaya bergantung pada titik panas ini. Sebaik sahaja anda memahami medan graviti bintang, anda boleh membina semula jisim dan jejarinya.
Jika kita percaya pengiraan oleh Ozel ini, ternyata walaupun bintang neutron boleh menjadi agak berat, saiznya berada dalam julat diameter 20-22 km.
Menerima bahawa bintang neutron adalah kecil dan besar "meletakkan anda dalam kotak, dengan cara yang baik," kata Ozel. Dia mengatakan bahawa ini adalah rupa bintang neutron, penuh dengan kuark yang berinteraksi, dan bintang neutron yang hanya terdiri daripada nukleon harus mempunyai jejari yang besar.
James Lattimer, seorang ahli astrofizik di Stony Brook University, berpendapat bahawa neutron kekal utuh dalam teras bintang neutron.
Tetapi Lattimer, antara pengkritik lain, mempunyai keraguan tentang andaian yang digunakan dalam pengukuran sinar-X - dia percaya ia adalah cacat. Dia fikir mereka mungkin mengurangkan jejari bintang secara berlebihan.
Kedua-dua pihak yang bersaing percaya bahawa pertikaian mereka akan diselesaikan tidak lama lagi. Jun lalu, misi ke-11 SpaceX menghantar kotak seberat 372 kg ke ISS yang mengandungi teleskop sinar-x Bintang neutron Penjelajah Komposisi Dalaman, NICER. Naiser, sedang mengumpul data, direka untuk menentukan saiz bintang neutron dengan mengkaji titik panas di permukaannya. Percubaan harus membuahkan hasil ukuran terbaik jejari bintang neutron, termasuk pulsar yang jisimnya telah diukur.
"Kami semua sangat menantikan keputusannya," kata Blaschke. Jisim dan jejari yang diukur dengan tepat walaupun satu bintang neutron akan segera menghapuskan banyak teori yang berkemungkinan menggambarkan mereka struktur dalaman, dan hanya akan meninggalkan yang memberikan nisbah saiz kepada berat tertentu.
Dan kini LIGO juga telah menyertai eksperimen.
Pada mulanya, isyarat yang dibincangkan oleh Reed mengenai kopi pada 17 Ogos dianggap sebagai akibat daripada perlanggaran lubang hitam, bukan bintang neutron. Dan ia masuk akal. Semua isyarat sebelumnya dari LIGO adalah dari lubang hitam, yang merupakan objek yang lebih mudah dikendalikan dari segi pengiraan. Tetapi objek yang lebih ringan mengambil bahagian dalam penjanaan isyarat ini, dan ia bertahan lebih lama daripada penggabungan lubang hitam. "Jelas sekali ini bukan sistem yang kami latih," kata Reed.
Apabila dua lubang hitam berputar bersama-sama, ia memancarkan tenaga orbital ke ruang-masa dalam bentuk gelombang graviti. Tetapi dalam detik terakhir Dalam isyarat 90 saat baharu yang diperolehi oleh LIGO, setiap objek mengalami sesuatu yang tidak dialami oleh lubang hitam: ia telah cacat. Sepasang objek mula meregang dan memampatkan jirim satu sama lain, mencipta gelombang yang mengeluarkan tenaga dari orbit mereka. Ini menyebabkan mereka berlanggar lebih cepat daripada yang sepatutnya berlaku.
Selepas beberapa bulan sibuk bekerja dengan simulasi komputer, kumpulan Reed di LIGO telah mengeluarkan ukuran pertama kesan gelombang ini terhadap isyarat. Setakat ini pasukan hanya ada had atas- yang bermaksud bahawa kesan yang dikenakan oleh ombak adalah lemah atau bahkan tidak dapat dilihat. Ini bermakna bintang neutron secara fizikalnya kecil, dan jirimnya dipegang di sekeliling pusat dalam keadaan yang sangat padat, yang menghalang regangan pasang surutnya. "Saya fikir ukuran pertama melalui gelombang graviti mengesahkan apa yang dikatakan oleh pemerhatian sinar-X, " kata Reed. Tetapi ini bukan penamat. Dia menjangkakan bahawa simulasi yang lebih kompleks bagi isyarat yang sama akan menghasilkan lebih banyak penilaian yang tepat.
Nicer dan LIGO menyediakan cara baharu untuk mengkaji bintang neutron, dan ramai pakar optimis bahawa jawapan muktamad tentang cara sesuatu bahan menentang graviti akan muncul dalam beberapa tahun akan datang. Tetapi ahli teori seperti Alford memberi amaran bahawa hanya mengukur kelembutan jirim bintang neutron tidak akan menceritakan keseluruhan cerita.
Mungkin tanda-tanda lain akan memberitahu anda lebih lanjut. Sebagai contoh, pemerhatian berterusan terhadap kadar penyejukan bintang neutron sepatutnya membenarkan ahli astrofizik membuat spekulasi tentang zarah yang terdapat di dalamnya dan keupayaan mereka untuk memancarkan tenaga. Atau mengkaji bagaimana ia perlahan boleh membantu menentukan kelikatan bahagian dalam mereka.
Tetapi, dalam apa jua keadaan, hanya mengetahui pada titik mana peralihan fasa jirim berlaku dan apa yang ia berubah menjadi tugas yang wajar, Alford percaya. “Kajian tentang sifat jirim yang wujud dalam keadaan yang berbeza- ini, secara umum, adalah fizik, "katanya.
Anda boleh membantu dan memindahkan beberapa dana untuk pembangunan tapak
Bintang yang kesepian adalah seperti orang yang kesepian. Tetapi apabila mereka bersatu secara berpasangan, hidup mereka dipenuhi dengan peristiwa. Dengan bertukar-tukar bahan, bintang boleh "meremajakan", menjadi berubah-ubah, dan menjana sumber sinar-X yang terang. Sesetengah binari hancur selepas letupan supernova yang menakjubkan. Tetapi kadangkala bencana yang lebih hebat berlaku, apabila bintang bergabung dalam pelukan maut terakhir. Pengakhiran sedemikian tidak tersedia untuk orang bujang. nasi. atas BERITA SPL/TIMUR
Bayangkan galaksi lingkaran yang indah. Terdapat kira-kira seribu bilion bintang di dalamnya. Bayangkan yang kedua seperti ini. Sekarang mari kita tolak mereka bersama-sama. Sistem bintang besar melepasi satu sama lain secara bebas, hanya berubah bentuk secara aneh di bawah pengaruh tarikan bersama. Ternyata bintang tidak berlanggar - mereka terletak terlalu jauh antara satu sama lain. Jika anda membuat model Galaxy, membayangkan Matahari sebagai bola dengan diameter satu sentimeter, bintang terdekat akan berada pada jarak kira-kira 300 kilometer. Jadi seorang bintang sangat sunyi dalam hidupnya, melainkan nasib telah memberinya bintang peneman.
Bintang berganda adalah perkara biasa. Selain itu, apabila jisim meningkat, peluang bintang mencari jiran meningkat: dalam kalangan bintang kelas berat, lebih daripada separuh mempunyai sepasang. Tetapi walaupun di kalangan bintang berjisim rendah, kira-kira satu pertiga adalah binari.
Walau bagaimanapun, bintang-bintang yang membentuk sistem Albireo kelihatan seperti kembar hanya pada pandangan pertama, tetapi apabila diteliti lebih dekat, mereka ternyata menjadi kembar tiga. Bintang oren yang lebih terang sebenarnya adalah bintang berganda itu sendiri, tetapi ini hanya boleh dilihat dalam teleskop besar.
Terdapat sistem bukan sahaja tiga, tetapi juga empat, lima, enam dan bahkan tujuh bintang. Benar, komponen mereka masih berusaha untuk berpecah kepada pasangan. Sebagai contoh, jika kita melihat bintang terang ε (epsilon) Lyrae melalui teleskop kecil, kita akan melihat bahawa ia adalah binari (malah ada yang boleh melihat pasangan ini dengan mata kasar). Alat yang lebih berkuasa akan menunjukkan bahawa setiap bintang dalam pasangan ini sendiri adalah sepasang. Akhirnya, kajian terperinci menunjukkan bahawa salah satu daripada empat bintang adalah binari yang sangat rapat.
Jadi binari organisasi spatial bukan sengaja. Dia membenarkan sistem bintang panjang umur. Walaupun anda cuba mencipta bintang tiga kali ganda, di mana semua bintang berada pada jarak yang lebih kurang sama dari pusat jisim biasa dan "tarian" di sekelilingnya di sepanjang trajektori yang rumit, "tarian" seperti itu tidak lama lagi akan terganggu - salah satu bintang akan dibuang dari sistem selama-lamanya. Hanya satu cara yang boleh dipercayai Untuk mencapai kestabilan bagi sistem kepelbagaian tinggi (iaitu, terdiri daripada tiga atau lebih bintang) adalah untuk menciptanya secara hierarki. Tetapi tidak semua bintang akan dapat berinteraksi dan mempengaruhi evolusi jiran terdekat mereka, tetapi hanya mereka yang berada di bahagian paling bawah hierarki. Jarak antara ahli sistem yang tinggal adalah sangat besar sehingga mereka tidak mempunyai kesan ketara antara satu sama lain dan berkembang sebagai bintang tunggal.
Biografi ringkas bintang tunggal
Laluan hidup bintang tunggal adalah perubahan yang konsisten dalam sumber tenaga utama. Pertama, protostar yang mengecut menjadi panas kerana pembebasan tenaga graviti. Kemudian mereka bermula tindak balas termonuklear, di mana hidrogen ditukar kepada helium. Dalam keadaan ini bintang menjalankan paling nyawa sendiri. Selepas hidrogen habis dalam teras bintang, unsur yang lebih berat, termasuk besi, juga boleh "terbakar." Bintang itu kemudiannya menjadi gergasi merah atau supergergasi. Pada akhirnya, setelah kehilangan cangkerang, bergantung pada jisim awal, ia berubah menjadi kerdil putih, bintang neutron atau lohong hitam. Jangka hayat bintang juga ditentukan oleh jisimnya: lebih besar bintang, lebih cerah ia bersinar dan lebih cepat ia terbakar melalui bekalan bahan apinya. Semasa hayatnya, jisim bintang tunggal berkurangan disebabkan oleh angin bintang. Semakin besar jisim, semakin besar angin lebih kuat. Matahari mempunyai angin yang lemah dan kehilangan jisim adalah tidak ketara, tetapi sebahagian besar perkara itu "terpesona" dari bintang-bintang besar. Tidak mustahil untuk meningkatkan jisim bintang tunggal.
Awak - untuk saya, saya - untuk awak
Bagi ahli astrofizik, ia adalah sistem binari rapat yang paling diminati. Pertama, interaksi boleh mengubah jisim bintang, parameter utama yang menentukan sifatnya. Kedua, semasa proses pertukaran jisim, sumber sinaran terang yang luar biasa boleh timbul, yang menjadikan kehidupan bintang lebih pelbagai dan lebih menarik untuk dikaji.
Mari kita pertimbangkan dua bintang berdekatan, lukis garis secara mental yang menghubungkannya dan hitung di mana pusat jisim sistem terletak di atasnya. Jika anda meletakkan batu kerikil di dalamnya dengan tepat, ia akan kekal di sana - daya graviti daripada dua bintang akan betul-betul seimbang. Jika anda menggerakkannya ke arah salah satu bintang, ia akan mula mengorbit di sekelilingnya. Dengan kata lain, setiap komponen pasangan itu dikelilingi oleh "kawasan pengaruh" sendiri, dan pusat jisim adalah titik kritikal, yang dipanggil titik Lagrange dalaman. Jirim di kawasan sedemikian berputar mengelilingi salah satu bintang pasangan itu, iaitu, ia dikawal oleh medan gravitinya.
Biasanya, bintang berada jauh di dalam lobus Roche mereka, kawasan di mana graviti satu komponen sistem binari mendominasi. Setiap daripada mereka memegang bahannya dengan selamat, menghalangnya daripada meninggalkan permukaan. Selagi keadaan ini berterusan, bintang-bintang sistem berkembang sebagai bintang tunggal. Tetapi pada peringkat akhir kehidupan, apabila bintang menjadi gergasi merah, saiznya meningkat ratusan kali ganda. Akibatnya, ia menghadapi risiko tidak sesuai dengan lobus Rochenya, dan kemudian jirimnya akan mula mengalir ke bintang lain - beginilah cara binari yang berinteraksi muncul.
Dalam sistem binari, bintang yang lebih besar mencapai peringkat gergasi merah terlebih dahulu, kerana lebih besar jisim, lebih cepat evolusinya. Walau bagaimanapun, apabila interaksi bermula, bintang yang lebih kecil daripada pasangan itu mula meningkatkan jisimnya dengan mengorbankan jirannya. Ini bermakna bahawa mereka yang seolah-olah ditakdirkan untuk menjadi kerdil putih mungkin menamatkan hari-hari mereka sebagai bintang neutron atau bahkan lubang hitam. Sebaliknya, bintang besar, cepat menua, boleh "memindahkan" sebahagian daripada perkara itu kepada jiran dengan jisim yang lebih kecil dan kemudian kelihatan lebih muda daripadanya. Inilah yang menjelaskan apa yang dipanggil paradoks Algol: dalam bintang binari yang gerhana dalam buruj Perseus, komponen yang kurang jisim berada pada peringkat evolusi yang lebih lewat daripada yang lebih besar. Akhirnya, bintang mungkin bergabung antara satu sama lain.
Sebagai peraturan, jika bintang mula bertukar-tukar perkara, maka ini tidak terhad kepada "peristiwa satu kali". Di Moscow State University, program yang dipanggil "Mesin Senario" (http://xray.sai.msu.ru/sciwork/scenario.html) telah dibangunkan, direka untuk mengira takdir bintang berganda. Salah satu landasan evolusi yang dibina dengan bantuannya adalah agak tipikal dan menggambarkan sejarah dua bintang dengan jisim 12 dan 9 suria, yang berputar dalam orbit kira-kira dua setengah kali lebih besar daripada orbit Bumi mengelilingi Matahari. Bintang yang lebih besar memenuhi lobus Rochenya terlebih dahulu, dan bahannya mula mengalir ke jirannya melalui titik Lagrange dalaman. Di samping itu, sebahagian daripada perkara itu bertaburan di sekeliling sistem dan tidak mengambil bahagian dalam evolusi selanjutnya. Apabila metabolisme selesai, bintang pertama "menurunkan berat badan" hampir empat kali, dan yang kedua "menjadi lebih baik" agak. Di samping itu, sistem telah menjadi lebih padat dan lebih ringan kerana kehilangan bahan. Selepas beberapa juta tahun, komponen itu, yang pada mulanya lebih besar, meletup sebagai supernova, menjadi bintang neutron. Tetapi ini tidak bermakna bahawa nasibnya kini akhirnya ditentukan, kerana dia berada dalam sistem binari yang rapat.
Selepas beberapa lama, tiba giliran bintang kedua menjadi gergasi merah. Ia juga memenuhi lobus Rochenya, dan jirimnya mula mengalir ke bintang neutron. Pada masa yang sama, ia memanaskan sehingga berjuta-juta darjah dan sumber sinar-X terang menyala di galaksi. Semasa aliran berlaku, saiz orbit binari berkurangan: pertama, sebahagian daripada tenaga pergerakan orbit bintang terbawa oleh jirim yang meninggalkan sistem, kedua, ini disebabkan oleh penyamaan jisim komponen. Yang terakhir ini mudah difahami jika kita menganggap bahawa bintang yang lebih berat lebih dekat dengan pusat jisim sistem, yang bermaksud kelajuan orbitnya lebih rendah. Jika anda memindahkan sekeping bahannya kepada jiran yang bergerak lebih pantas, ia akan menjadi perlahan sedikit, yang bermaksud ia akan menghampiri pusat jisim.
Pengurangan dalam orbit membawa kepada akibat bencana untuk sistem: bintang neutron berakhir di dalam bintang gergasi. Objek yang dipanggil Thorne-Zhitkov terbentuk. Kewujudan objek sedemikian telah diramalkan pada tahun 1977 oleh Kip Thorne dan Anna Zhitkov, tetapi setakat ini ia masih belum ditemui. Hasil akhir evolusi sistem ialah satu lubang hitam. Dan ini walaupun fakta bahawa secara individu bintang pasangan asal tidak dapat menghasilkan objek padat sedemikian.
Jika kita mengambil jisim bintang kedua yang lebih kecil, katakan, bukan sembilan, tetapi dua jisim suria, meninggalkan semua parameter lain tidak berubah, nasib sistem akan berubah sama sekali berbeza. Tidak akan ada gabungan bintang di dalamnya. Sebaliknya, akan ada beberapa peringkat pertukaran jirim, yang terang akan muncul (dan sekali lagi bintang kedua akan mengalir ke bintang neutron yang terbentuk dari yang pertama), tetapi hasil akhir bukan lubang hitam, tetapi sepasang: bintang neutron - kerdil putih. Anda boleh menukar parameter sedikit lagi dan sekali lagi mendapat perbezaan ketara dalam evolusi. Oleh itu, terdapat pelbagai jenis sistem binari rapat.
Bagaimana untuk "menimbang" pasangan yang manis
Dengan memerhatikan halaju bintang dalam sistem binari dan mengetahui tempoh orbitnya, jisimnya boleh ditentukan. Semuanya nampak mudah dan ringkas. Tetapi ia tidak ada di sana! Halaju diukur dengan kesan Doppler: apabila bintang bergerak ke arah kita, garis dalam spektrumnya beralih kepada biru, apabila jauh dari kita - kepada merah. Dalam erti kata lain, bukan kelajuan penuh bintang yang diukur, tetapi hanya unjurannya ke garis penglihatan. Sebagai contoh, jika anda melihat sistem yang berserenjang dengan satah orbitnya, halaju bintang di sepanjang garis penglihatan akan menjadi sifar. Jika anda melihat sistem ini secara tepi, halaju orbit penuh akan direkodkan. Ternyata untuk menentukan halaju orbit sebenar, kita juga perlu tahu pada sudut mana kita melihat sistem binari. Malangnya, tidak selalu mungkin untuk menentukan sudut. Dalam kes sedemikian, jisim konvensional biasanya ditunjukkan, dikira dengan andaian bahawa orbit diperhatikan secara tepi, tetapi ahli astronomi sentiasa ingat bahawa, dengan mengambil kira sudut kecondongan orbit ke garis penglihatan, jisim hampir pasti akan menjadi lebih besar. Sebagai contoh, jika ternyata kecenderungan orbit ialah 45 darjah, maka jisim konvensional mesti ditingkatkan sebanyak 2.8 kali. Jisim ditentukan paling tepat dalam sistem di mana gerhana bersama bintang berlaku. Saiz bintang adalah kecil berbanding dengan orbit di mana ia bergerak, dan oleh itu gerhana mungkin hanya pada sudut yang sangat kecil, apabila sistem kelihatan hampir di tepi. Dalam kes yang jarang berlaku, terutamanya apabila halaju kedua-dua bintang ditentukan, anggaran jisim yang tepat boleh dibuat.
Pertambahan berkesan
Daripada semua manifestasi pasangan bintang rapat, mungkin yang paling terkenal ialah binari sinar-X. Peringkat ini berlaku dalam kehidupan banyak binari yang berinteraksi, apabila salah satu komponen sistem, menjadi bintang neutron atau lubang hitam, menangkap, atau, seperti yang dikatakan ahli astronomi, menambah, perkara jirannya. Jika bintang penderma telah memenuhi lobus Rochenya, berubah menjadi gergasi, maka rejim itu direalisasikan pertambahan cakera, dalam kes ini sumber yang paling berkuasa timbul. Kerana komponen sistem binari mengorbit pusat jisim yang sama, jirim tidak boleh jatuh terus dari satu bintang ke bintang yang lain. Mengalir melalui titik Lagrange dalam, ia berputar mengelilingi objek padat seperti cakera pertambahan yang kuat. Menariknya, jika bintang penderma cukup besar, cakera boleh terbentuk walaupun tanpa ia memenuhi lobus Rochenya: angin bintang yang agak kuat boleh mengalir dari permukaan bintang tersebut, yang sebahagiannya dipintas oleh objek padat dan menyuap sinar-X sumber.
Pertambahan adalah menakjubkan proses yang cekap memperoleh tenaga. Jika anda mengambil batu bata dan membalingnya pada bintang neutron, maka apabila ia mengenai permukaan, ia akan melepaskan jumlah tenaga yang sama seperti apabila letupan kuat berlaku. kepala peledak nuklear. Walau bagaimanapun, selalunya pelepasan tenaga utama berlaku dalam cakera pertambahan. Jirim yang berputar mengelilingi bintang neutron atau lohong hitam memanas sehingga berjuta-juta darjah disebabkan oleh kelikatan. Cakera sedemikian memancarkan terutamanya sinar-X, kerana semakin tinggi suhu bahan, semakin banyak kuanta yang bertenaga membawa tenaga.
Dunia binari X-ray dibuka kepada penyelidik pada tahun 1960-an. Kejayaan besar pertama dalam kajian langit dalam sinar-X dikaitkan dengan kerja satelit Amerika Uhuru (UHURU), dengan bantuan yang mana lebih daripada tiga ratus sumber sinar-X ditemui di langit. Kebanyakan daripada mereka ternyata menjadi sistem perduaan pertambahan dengan bintang neutron atau lubang hitam.
Sejak tahun 1970-an, balai cerap sinar-X telah beroperasi secara berterusan di angkasa lepas. Pada masa ini terdapat beberapa teleskop sinar-X besar di orbit. Ini terkenal satelit Amerika Chandra, XMM-Newton Eropah dan salah satu yang terakhir projek antarabangsa INTEGRAL, dilancarkan pada tahun 2002, dengan bahan dari mana ahli astronomi Rusia juga bekerja.
Gelombang graviti dan penggabungan bintang
Sistem binari bintang besar boleh menghasilkan sepasang yang terdiri daripada bintang neutron atau lohong hitam. Jika jarak antara dua objek padat adalah kecil, evolusi terakhir adalah penggabungan mereka. Ini berlaku disebabkan oleh gelombang graviti yang dipancarkan oleh sistem binari. Gelombang ini, mengikut relativiti am, dipancarkan oleh mana-mana sistem binari, tetapi kesannya lebih kuat semakin besar objek dan semakin dekat antara satu sama lain. Dengan membawa tenaga dan momentum sudut dari sistem, gelombang graviti memaksa bintang-bintang lebih rapat. Beberapa sistem binari dengan bintang neutron dan pulsar radio telah pun ditemui, di mana pengecutan orbit diperhatikan disebabkan oleh pancaran gelombang graviti. Jika kesan batu bata yang jatuh ke atas bintang neutron adalah setanding dengan letupan nuklear, apakah yang akan berlaku apabila dua bintang neutron berlanggar, masing-masing dengan jisim lebih besar daripada Matahari?! Ini akan membebaskan lebih banyak tenaga daripada letupan supernova. Sebahagiannya dibawa oleh sinar gamma elektromagnet, sebahagiannya oleh neutrino, dan selebihnya dibawa oleh gelombang graviti, kuasa yang sangat besar sehingga ini mungkin satu-satunya peluang untuk mendaftarkannya secara langsung (dengan cara ini, penggabungan lubang hitam hanya boleh diperhatikan dengan cara ini). Untuk tujuan ini, graviti Pengesan LIGO dan VIRGO. Setakat ini, sensitiviti mereka tidak mencukupi, tetapi ahli astrofizik yakin bahawa selepas pemodenan, pemasangan ini akan melihat beberapa penggabungan bintang setiap tahun. Sementara itu, penggabungan bintang neutron boleh diperhatikan sebagai letupan sinar gamma pendek. Denyutan sinar gamma yang lebih panjang (selama beberapa saat) kini dikaitkan dengan keruntuhan teras berputar pantas bintang yang sangat besar. Tetapi suar panjang kedua kemungkinan besar berlaku pada peringkat akhir "tarian" sepasang bintang neutron, apabila, selepas pusaran air yang sentiasa memecut, mereka bersatu, sebahagiannya kehilangan jirim, yang membentuk cakera berputar dengan cepat.
Supernova seperti dari barisan pemasangan
Supernova biasanya dikaitkan dengan kord akhir dalam kehidupan bintang besar, apabila, setelah kehabisan rizabnya bahan api nuklear, ia runtuh, bertukar menjadi bintang neutron atau lohong hitam. Walau bagaimanapun, supernova datang dalam pelbagai jenis. Salah satu subkelas, yang dinamakan Ia, mempunyai sifat yang berbeza. Tidak seperti supernova lain, semua letupan Jenis Ia sangat serupa antara satu sama lain. Objek yang hampir "standard" kelihatan meletup. Astrofizik moden mengatakan bahawa ini adalah letupan kerdil putih dalam sistem binari rapat. Objek padat ini stabil selagi jisimnya kecil. Jika dia telah berkembang ke tahap tertentu nilai kritikal, dipanggil had Chandrasekhar, maka kerdil putih kehilangan kestabilan. Satu letupan berlaku. Had Chandrasekhar ialah kira-kira 1.4 jisim suria. Kepelbagaian ini jisim kritikal menentukan kehomogenan sifat supernova jenis Ia. Jisim bintang hanya boleh meningkat dalam sistem binari yang berinteraksi. Jika tidak ada sistem sedemikian, tidak akan ada supernova jenis Ia, namun ia sangat berguna dalam "ekonomi" astronomi. Sepuluh tahun yang lalu, kajian mengenai suar tertentu ini memberikan hujah serius pertama yang memihak kepada pengembangan dipercepatkan Alam Semesta. Kini NASA merancang untuk melancarkan satelit khas - SNAP (SuperNova Acceleration Probe), yang akan mencari supernova jauh jenis Ia untuk menjelaskan data mengenai pengembangan kosmologi. Teori letupan supernova masih jauh dari lengkap, walaupun moden model komputer membenarkan beberapa kemajuan dicapai. Walau bagaimanapun, ia masih tidak diketahui walaupun bintang mana yang membekalkan bahan kepada kerdil putih, yang kemudiannya meletup sebagai supernova Jenis Ia. Sebagai contoh, ini mungkin bintang berjisim rendah biasa, tetapi ada kemungkinan supernova tersebut berlaku dalam sistem dua kerdil putih apabila jirim mengalir dari satu ke yang lain (ini berlaku apabila saiz orbit dikurangkan disebabkan oleh pelepasan gelombang graviti). Perkataan terakhir di sini, nampaknya, ia adalah untuk pemerhati, bukan untuk ahli teori.
Perpisahan penerajuPasangan bintang dimusnahkan dalam dua kes. Pertama, "bintang penjahat" mungkin campur tangan, yang penerbangan dekatnya melepasi pasangan itu boleh membawa kepada pertukaran pasangan. Kedua, salah satu bintang mungkin meletup sebagai supernova. Dalam kes ini, sebahagian besar jisimnya dilepaskan ke ruang sekeliling. Pasangan itu dipegang bersama oleh daya graviti bersama. Jika ditetapkan semula lebih daripada separuh jumlah jisim, sistem menjadi tidak terikat secara graviti dan bintang-bintang berterbangan. Di samping itu, letupan supernova adalah tidak simetri akibatnya, objek padat yang terhasil menerima tolakan dan kelajuan tambahan pada saat letupan. Jika ia besar berbanding dengan kelajuan orbit dalam binari, ini juga membawa kepada perpecahan pasangan bintang. Oleh itu, walaupun fakta bahawa lebih separuh daripada bintang besar yang kemudiannya menimbulkan bintang neutron atau lubang hitam adalah sebahagian daripada sistem binari, perkadaran binari antara objek padat jauh lebih rendah.
Mengenai faedah sistem dwi
Astrofizik menonjol di kalangan Sains semula jadi kerana adalah mustahil untuk bereksperimen dengan objek yang dikajinya. Anda tidak boleh membawa mana-mana peranti "lebih dekat" kepada mereka. Oleh itu, penyelidik dengan senang hati menggunakan sebarang pilihan untuk "penderia semula jadi." Bintang-bintang dalam binari rapat berfungsi sebagai "sensor" untuk satu sama lain. Sebagai contoh, jika, semasa sistem mengorbit, gerhana berlaku apabila satu bintang mengaburi bintang lain, maka anggaran saiznya yang tepat boleh diperolehi. Tetapi perkara yang paling penting, sudah tentu, adalah keupayaan untuk mengukur jisim bintang dalam sistem binari.
Kini pakar dengan mudah berkata: “Semakin besar bintang itu, semakin…” Tetapi suatu ketika dahulu, mengukur jisim bintang kelihatan hebat. Sesungguhnya, bagaimana untuk menimbang bola gas yang sunyi terbang dalam kekosongan? Ia adalah perkara yang berbeza jika objek lain berputar di sekelilingnya di bawah pengaruh graviti. Dalam kes ini, dengan mengukur tempoh orbit dan halaju bintang dalam sistem binari, adalah mungkin untuk menganggarkan jisim mereka menggunakan undang-undang mekanik cakerawala.
Paling banyak ukuran yang tepat dijalankan untuk pulsar dalam sistem binari. Pulsar, seperti yang kita ketahui, adalah bintang neutron yang memancarkan denyutan radio berkala. Berkala yang ketat dijelaskan oleh putaran objek padat ini di sekeliling paksinya. Hari ini, hampir 2 ribu sumber sedemikian diketahui, dan beberapa dozen daripadanya adalah sebahagian daripada sistem berganda. Oleh kerana pulsar adalah jam yang sangat tepat, ia boleh digunakan untuk membuat ukuran yang tepat.
Untuk penemuan dan kajian sistem pertama dua bintang neutron - PSR B1913+16 - Russell Hulse dan Joseph Taylor telah dianugerahkan hadiah Nobel dalam fizik untuk tahun 1993. Penilaian yang begitu tinggi boleh difahami. Dalam sistem rapat dua objek padat, mengikut teori relativiti umum (GR), mesti ada sinaran yang kuat gelombang graviti. Gelombang membawa tenaga dan momentum sudut, yang bermaksud komponen binari bergerak lebih rapat. Kesannya kecil, jadi tempoh orbit dan parameter lain mesti diukur dengan sangat tepat. ketepatan yang tinggi. Telah ditunjukkan bahawa bintang neutron dalam sistem PSR B1913+16 menghampiri satu sama lain mengikut teori sepenuhnya. Di samping itu, adalah mungkin untuk mengesahkan beberapa kesan lain yang diramalkan oleh relativiti am. Sehingga kini, beberapa lagi pasangan bintang neutron diketahui. Harapan besar dikaitkan dengan pemerhatian pasangan yang sangat dekat PSR J0737-3039, ditemui pada tahun 2003. Di dalamnya, kedua-dua bintang neutron kelihatan sebagai pulsar radio. Ini memungkinkan untuk mengukur beberapa kesan relativiti am dengan cepat (dalam beberapa tahun) dan dengan tepat. Bintang neutron dalam sistem ini membuat 10 pusingan setiap hari dalam orbit dengan jejari 400 ribu kilometer - lebih kurang saiz Bulan mengelilingi Bumi. Disebabkan oleh gelombang graviti, jejari orbit dikurangkan sebanyak 0.7 milimeter dengan setiap revolusi, dan dalam kira-kira 85 juta tahun ia akan berlanggar. Tetapi dalam masa terdekat, sistem ini mungkin memungkinkan untuk menguji kesan yang belum dapat dikaji menggunakan pulsar lain.
Ahli fizik nuklear telah menjadi sangat berminat dengan satu jenis sistem binari rapat dengan bintang neutron. Hakikatnya ialah bintang neutron adalah satu-satunya jenis "makmal" di mana adalah mungkin untuk mengkaji tingkah laku jirim pada ketumpatan 10 kali lebih tinggi daripada nuklear. Sudah tentu, jirim superdense tersembunyi di kedalaman bintang neutron dan tidak diperhatikan secara langsung, tetapi ada cara untuk mengetahui sifatnya - dengan memerhatikan penyejukan objek padat. Dalam sesetengah sistem binari, bintang neutron menambah jirim dari jiran mereka untuk beberapa lama, dan kemudian proses ini berhenti, dan kita melihat objek padat yang menyejukkan, sedikit dipanaskan. tindak balas nuklear dalam kulitnya. Mengetahui berapa banyak jirim jatuh ke atas bintang dan mengukur kecerahannya tanpa adanya pertambahan, adalah mungkin untuk menguji teori penyejukan bintang neutron dan menjelaskan sifat jirim di bahagian dalamannya.
Oleh itu, sistem binari sangat menarik minat ahli astronomi dan ahli fizik. Jika bukan kerana "tarian" bintang yang berpasangan dan hubungan yang kompleks di antara mereka, adalah lebih sukar bagi penyelidik untuk maju dalam kajian undang-undang alam.
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 3 jam
darjah 5 - 6
- Dalam lukisan di atas, artis menggambarkan Bulan dengan latar belakang langit berbintang. Apa yang salah dalam gambar ini dan mengapa? Bagaimanakah anda perlu melukis dengan betul?
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
darjah 7 - 8
- Pada masa ini terdapat 88 buruj yang diketahui di langit. Bolehkah saintis menemui buruj ke-89? Terangkan jawapan anda secara terperinci.
"Sepanjang malam di sebalik awan
Tanglung dengan tanduk bersinar.”
- Satu suar berlaku pada Matahari, akibatnya plasma dikeluarkan.
Selepas 3 hari dikeluarkan plasma suria mencapai Bumi dan menyebabkan yang kuat
Gangguan magnetosfera Bumi. Pada kelajuan berapakah plasma itu bergerak? (1 a.u. –
150 juta km). Abaikan fakta bahawa pergerakan plasma solar berlaku sepanjang
Lingkaran, pertimbangkan trajektori pergerakan rectilinear.
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
darjah 9
- Di planet apa kumpulan daratan Adakah langit siang hari hitam, biru dan kemerahan?
Utarid, Bumi dan Marikh.
3. Bumi, bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit elips, lebih dekat dengan
Matahari hampir 5 juta km lebih tinggi daripada bulan Julai. Jadi mengapa ia lebih sejuk pada bulan Januari berbanding bulan Januari
Julai?
Neptune, Mercury, Marikh, Musytari, Uranus dan planet kerdil Pluto dan Ceres.
Apakah nama susunan planet ini? Planet manakah yang akan kelihatan pada waktu malam?
- Terdapat empat fasa utama bulan: bulan baharu, suku pertama, bulan penuh dan suku terakhir. Pada bulan baru F = 0, pada suku pertama F F F = 0.5.
Buat lukisan penerangan.
- Pada masa ini kapal angkasa Cassini meneroka dan mengambil gambar planet Zuhal dan bulan-bulannya. Jarak dari Zuhal ke Matahari ialah 29.46 unit astronomi. Dalam masa minimum apakah maklumat yang diterima oleh peranti itu sampai ke Bumi?
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
Darjah 10
- Pada 29 Mac 2006, terdapat gerhana matahari total yang boleh dilihat di Rusia. Mengapakah gerhana bulan penuh boleh diperhatikan dari semua wilayah negara besar pada masa yang sama, tetapi gerhana matahari hanya boleh diperhatikan dari beberapa tempat-tempat tertentu dan pada masa yang berbeza? Apakah maksud fasa? F = 0.65?
- 2 .
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
Darjah 11
◉ = 2·10 30 kg.
Berikut ialah senarai empat pasangan:
JAWAPAN
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 3 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
darjah 5 - 6
1. Dalam rajah di atas, artis menggambarkan Bulan dengan latar belakang langit berbintang. Apa yang salah dalam gambar ini dan mengapa? Bagaimanakah anda perlu melukis dengan betul?
Penyelesaian. Gambar menunjukkan bulan sabit dengan latar belakang bintang. Terdapat bintang di sebelah malam Bulan. Ini tidak boleh, kerana... bintang terletak sangat jauh (di luar orbit Bulan), dan Bulan tidak telus kepada cahaya.
- Buruj yang manakah di langit utara menunjuk ke kutub langit utara? Buruj apakah ia terletak? Buat lukisan. Apakah buruj di langit selatan yang boleh digunakan sebagai mercu tanda untuk menentukan lokasi kutub langit selatan? Di buruj manakah terletaknya kutub langit selatan?
Penyelesaian. Daripada asterisme Big Dipper dalam buruj Ursa Major, mudah untuk menentukan arah ke kutub langit utara. Jika dua bintang paling luar, yang lebih jauh dari pemegang (Dubhe dan Merak), disambungkan dengan garis khayalan, dan garisan ini diteruskan kira-kira lima jarak yang sama, maka bintang terang boleh dilihat dengan mudah. Inilah yang akan berlaku Bintang kutub, (α M. Ursa), berhampiran kutub utara dunia terletak.
Di kawasan kutub selatan dunia tidak ada satu pun bintang terang yang memainkan peranan sebagai mercu tanda. Buruj yang paling terkenal di langit selatan ialah Salib Selatan. Dua bintang terluar Salib Selatan, membentuk pepenjuru besar rombus, diarahkan ke arah kutub cakerawala selatan. kutub Selatan Dunia dikelilingi oleh buruj Octant, di mana tidak ada bintang terang.
- Namakan planet terbesar dan terkecil sistem suria. Di manakah lokasinya berhubung dengan Matahari, yang manakah antara planet ini mempunyai satelit?
Penyelesaian. Menurut data terkini, planet terkecil ialah Mercury, dan yang terbesar ialah Musytari. Mercury terletak paling hampir dengan Matahari, dan Musytari adalah yang kelima berturut-turut dan terletak di belakang Marikh. Mercury tidak mempunyai satelit;
- Anda berada di kutub magnet selatan dan telah melihat jarum kompas. Di manakah hujung utara dan selatan titik jarum kompas? Buat lukisan penerangan.
Jawapan: selatan. Adalah lebih baik jika pelajar menunjukkan bahawa selatan kutub magnet terletak di Kanada.
Sesetengah pelajar boleh menulis bahawa satu anak panah menunjuk ke zenit dan satu lagi ke nadir. Dan ini juga akan menjadi jawapan yang betul!
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
darjah 7 - 8
1. Pada masa ini terdapat 88 buruj yang diketahui di langit. Bolehkah saintis menemui buruj ke-89? Terangkan jawapan anda secara terperinci.
Jawapan: Tidak. Menurut keputusan IAU, terdapat tepat 88 buruj di langit dan ini tiada kaitan dengan perkembangan teknologi cerapan astronomi.
- Terdapat teka-teki yang terkenal tentang Bulan:
"Sepanjang malam di sebalik awan
Tanglung dengan tanduk bersinar.”
Cari ralat astronomi dalam teka-teki.
Penyelesaian.
Bulan "bertanduk" pada permulaan dan pada akhir bulan lunar. Bulan muda kelihatan pada waktu petang dan terbenam selepas Matahari. Bulan Lama terbit sebelum subuh dan kelihatan pada waktu pagi. Untuk bersinar sepanjang malam, Bulan mesti terletak di sfera cakerawala yang bertentangan dengan Matahari dan penuh, bukan "bertanduk".
- Lukiskan bagaimana anda membayangkan sistem suria. Apakah objek yang terdiri daripada?
Penyelesaian. Imej Matahari, planet, komet, dua tali pinggang asteroid. Satelit planet boleh digambarkan berhampiran planet.
- Berapa banyak planet yang anda amati dengan mata kasar dalam perkara ini tahun akademik? Bila? Bahagian ufuk yang mana? Planet manakah yang paling terang?
Jawab. Pelajar boleh menerangkan bahawa mereka melihat Zuhrah, Marikh, Musytari, Zuhal. Hampir tidak Mercury. Kemudian mereka mesti menerangkan bagaimana mereka melihat Mercury, di mana. Pelajar harus menerangkan bahawa mereka melihat Mercury di timur pagi ini sebelum matahari terbit. Atau pada waktu petang, selepas matahari terbenam, di barat.
- Apakah dua nebula paling terang di langit bumi, boleh dilihat walaupun dengan mata kasar, Nebula Andromeda dan Nebula Orion, diperbuat daripada apa, dan apakah yang membuatkannya bersinar?
Penyelesaian. Nebula Andromeda ialah galaksi lingkaran yang paling dekat dengannya galaksi besar dalam buruj Andromeda. Jarak ke Nebula Andromeda adalah kira-kira 2 juta tahun cahaya. tahun. Galaksi boleh dilihat dengan mata kasar dalam buruj Andromeda. Cahayanya adalah disebabkan oleh gabungan cahaya semua bintang.
Galaksi Andromeda juga dipanggil Galaksi Besar. galaksi spiral. Dikenali di bawah nombor M31 (dari katalog Messier) dan di bawah nombor NGC224 daripada Katalog Am Baharu. Nebula Andromeda mempunyai lapan satelit, yang mana dua yang paling terkenal ialah galaksi elips M 32 (NGC221) berhampiran pusat M 31 dan galaksi elips NGC205. Satelit lain Andromeda Galaxy M31 kurang terang, sebagai contoh galaksi kerdil, bernama Andromeda VIII, terletak di langit berhampiran galaksi elips kerdil M32.
Diameter sudut galaksi M31 ialah 100′ (16 kpc), jarak – 670 kpc (kira-kira 2 juta tahun cahaya). mutlak magnitud M=− 21.1 m . Magnitud ketara m=3.4 m.
Nebula Orion (atau M 42) ialah nebula gas yang terdiri terutamanya daripada hidrogen (gas). Ia terletak di Galaxy kita pada jarak kira-kira 1000 tahun cahaya. tahun, diameternya adalah kira-kira 16 St. tahun. Cahayanya dijelaskan oleh pancaran gas panas. Nebula Orion boleh dilihat dengan mata kasar dalam buruj Orion. Nebula ini kadangkala dipanggil Nebula Orion Besar untuk membezakannya daripada nebula lain dalam buruj Orion. Nebula Orion Besar boleh dilihat dengan mata kasar dalam buruj Orion, di bawah dan di sebelah kiri yang dipanggil Orion Belt, yang terdiri daripada tiga bintang yang mudah dikenali. Nebula gas Nebula Hebat Orionis bersinar kerana bintang panas muda kelas spektrum A. Bintang-bintang ini mempunyai sinaran ultraungu yang kuat yang mengionkan gas dalam Nebula Orion. Nebula Orion Besar ialah kawasan pembentuk bintang yang besar dan merupakan salah satu nebula astronomi yang paling terkenal. Ia terletak agak dekat dengan kami. Jarak ke Nebula Orion ialah 460 pc. Diameter nebula 35′ atau 5 pcs. Berat 300 M Matahari.
Pelajar boleh menjawab sebahagian sahaja, tetapi perkara utama yang mereka mesti tulis dalam jawapan adalah perbezaan asas dalam objek ini: galaksi, cahayanya disebabkan oleh cahaya bintang, dan nebula gas, cahayanya dijelaskan oleh cahaya. daripada gas panas.
6. Satu suar berlaku pada Matahari, akibatnya plasma dikeluarkan. Selepas 3 hari, lemparan plasma suria sampai ke Bumi dan menyebabkan gangguan magnetosfera Bumi yang kuat. Pada kelajuan berapakah plasma itu bergerak? (1 AU – 150 juta km). Abaikan fakta bahawa pergerakan plasma suria berlaku dalam lingkaran, pertimbangkan trajektori pergerakan rectilinear.
Jawapan:
V = 150,000,000 km ⋅ 1000m / 3 ⋅ 24 jam ⋅ 60 min ⋅ 60 saat = 578703 m/s (atau 578 km/s).
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
darjah 9
1. Di planet terestrial manakah langit siang hari berwarna hitam, biru dan kemerahan?
Utarid, Bumi dan Marikh.
Penyelesaian. Hampir tiada atmosfera di Mercury, tiada serakan cahaya, dan langit berwarna hitam. Di Bumi langit berwarna biru kerana berselerak cahaya matahari pada molekul udara, manakala sinar biru tersebar lebih kuat daripada sinar merah. Di Marikh, disebabkan ribut debu yang kuat, atmosfera tepu dengan zarah debu kecil yang berwarna merah, seperti tanah.
- Lukiskan bagaimana anda membayangkan Galaxy kita. Apakah objek yang termasuk di dalamnya? Di manakah terletaknya Matahari kita kira-kira?
Penyelesaian. Lukisan itu harus mencerminkan bahawa Galaxy kita adalah satu lingkaran. Anggaran dimensi Galaksi dan jarak Matahari dari pusat Galaksi mesti dikekalkan pada skala yang sesuai. Ia akan menjadi sangat baik jika gambar menunjukkan gugusan globular. Kelompok terbuka dan awan molekul gergasi tidak ditunjukkan dalam rajah. pada skala ini, tetapi boleh disenaraikan. Boleh disenaraikan Pelbagai jenis bintang (bintang urutan utama, gergasi, gergasi super, kerdil putih, bintang neutron), gas antara bintang, debu antara bintang, tetapi objek ini tidak ditunjukkan dalam rajah.
Corak jangkaan biasa bagi Galaxy kita, yang serupa dengan galaksi M31. Anak panah (cakera galaksi) menunjukkan jarak anggaran Matahari dari pusat Galaksi | Tetapi pelajar kami juga boleh menggambarkan halo gelap di sekeliling jirim bercahaya Galaxy kami. Untuk sebarang sebutan jirim gelap Adalah disyorkan untuk menambah mata. |
3. Bumi, bergerak mengelilingi Matahari dalam orbit elips, hampir 5 juta km lebih dekat dengan Matahari pada bulan Januari berbanding bulan Julai. Jadi mengapa ia lebih sejuk pada bulan Januari berbanding bulan Julai?
Penyelesaian. Sebab utama perubahan bermusim suhu dan iklim di Bumi dikaitkan dengan sudut kecondongan paksi putarannya terhadap satah orbitnya mengelilingi Matahari (ekliptik), iaitu kira-kira 66˚. Ini menentukan ketinggian Matahari di atas ufuk (pada musim panas ia lebih tinggi) dan panjang hari (pada musim panas hari lebih panjang). Itu. lebih pada musim panas tenaga solar mendarat di Bumi di hemisfera utara. Pada musim sejuk ia adalah sebaliknya. Untuk zon tengah perbezaan ini mencapai beberapa kali. Dan disebabkan jarak Bumi yang lebih dekat dengan Matahari pada musim sejuk berbanding musim panas, perbezaan haba yang diterima hanya beberapa peratus.
4. Sekarang (pada tengah hari 27 Oktober 2013) Zuhrah, Neptunus, Utarid, Marikh, Musytari, Uranus dan planet kerdil Pluto dan Ceres mungkin kelihatan di atas ufuk. Apakah nama susunan planet ini? Planet manakah yang akan kelihatan pada waktu malam?
Penyelesaian. Susunan planet ini dipanggil perarakan planet. Malangnya, hari ini perarakan planet tidak kelihatan pada waktu petang dan pada waktu malam, kerana planet-planet berada di atas ufuk pada siang hari akan kelihatan sepanjang malam.
5. Terdapat empat fasa utama bulan: bulan baharu, suku pertama, bulan penuh dan suku terakhir. Pada bulan baru F = 0, pada suku pertama F = 0.5, pada bulan purnama fasanya ialah F = 1.0, dan pada suku terakhir sekali lagiФ = 0.5. 29 Januari 2006 adalah bulan baru. Apakah fasa bulan pada 29 Mac? Ke arah langit manakah Bulan kelihatan pada tarikh ini? Pada tarikh yang sama, gerhana matahari penuh telah diperhatikan. Adakah ini satu kebetulan mudah dua fenomena astronomi?
Buat lukisan penerangan.
Jawapan: Akan ada anak bulan pada 29 Mac, oleh itu F = 0. Bulan tidak akan kelihatan di mana-mana arah langit, kerana ia akan menjadi bulan baru.
Pada tarikh inilah akan berlaku gerhana matahari penuh, yang di Moscow akan diperhatikan sebagai gerhana separa.
Ini bukan kebetulan semata-mata, kerana gerhana matahari hanya berlaku semasa bulan baru.
6.Pada masa ini, kapal angkasa Cassini sedang meneroka dan mengambil gambar planet Zuhal dan bulan-bulannya. Jarak dari Zuhal ke Matahari ialah 29.46 unit astronomi. Dalam masa minimum apakah maklumat yang diterima oleh peranti itu sampai ke Bumi?
Penyelesaian.
Jarak minimum dari Bumi ke Zuhal ialah 29.46 – 1 = 28.46 AU. = 28.46 150000000 = 4.27 10 9 km. Cahaya mempunyai kelajuan c = 300,000 km/s, jadi maklumat akan sampai ke Bumi dalam masa 4.27 10 9 km/300000 km/s = 1.42·10 4 s = 3j 57m.
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
Darjah 10
1. Pada 29 Mac 2006, terdapat gerhana matahari total yang boleh dilihat di Rusia. Mengapakah gerhana bulan penuh boleh diperhatikan dari seluruh negara besar pada masa yang sama, tetapi gerhana matahari hanya boleh diperhatikan dari beberapa tempat tertentu dan pada masa yang berbeza? Apakah maksud fasa? F = 0.65?
Penyelesaian. Gerhana matahari hanya boleh dilihat di kawasan Bumi yang dilalui bayang-bayang Bulan. Diameter bayang-bayang tidak melebihi 270 km, jadi gerhana matahari penuh pada masa yang sama boleh dilihat hanya di kawasan kecil. permukaan bumi, dan kawasan bayang-bayang bergerak, jadi masuk titik yang berbeza Jalur gerhana berlaku pada masa yang berbeza. Walaupun gerhana matahari berlaku lebih kerap daripada gerhana bulan, gerhana matahari jarang berlaku di setiap kawasan di Bumi. Gerhana matahari separa dengan fasa akan diperhatikan di Moscow F = 0.65.
Semasa gerhana bulan penuh, bulan sebenarnya kekurangan cahaya matahari, jadi gerhana bulan penuh boleh dilihat dari mana-mana sahaja di hemisfera Bumi. Gerhana bulan bermula dan berakhir serentak untuk semua titik geografi, untuk semua negara. Walau bagaimanapun, masa tempatan fenomena ini akan berbeza-beza.
- Gambar menunjukkan matahari terbit dan terbenam di hemisfera utara. Tunjukkan kesilapan artis dan lukis gambar yang betul.
Penyelesaian. Hanya pada ekuinoks 21 Mac dan 23 September, Matahari terbit di titik timur dan terbenam di titik barat (di mana-mana).
Sebagai contoh, untuk Moscow,ϕ =56° , pada hari solstis musim panas Matahari terbit di timur laut, dan pada hari solstis musim sejuk - di tenggara.
Oleh itu, adalah perlu untuk melukis arah sisi ufuk secara berbeza: arahkan anak panah timur ke titik matahari terbit pada 21 Mac, dan anak panah barat ke titik matahari terbenam pada 21 Mac.
- Ke arah manakah pergerakan ketara Matahari dan Bulan berbanding bintang?
Apakah buruj yang dilalui Matahari sepanjang tahun, berapa banyak buruj tersebut?
Penyelesaian.
Berbanding dengan bintang, Bulan bergerak dari barat ke timur dengan halaju sudut kira-kira 13° setiap hari.
Berbanding dengan bintang, Matahari bergerak dari barat ke timur pada kelajuan kira-kira 1° setiap hari.
Laluan tahunan Matahari yang jelas melalui tiga belas buruj, bermula dari titik ekuinoks musim bunga: Aries, Taurus, Gemini, Kanser, Leo, Virgo, Libra, Scorpio, Ophiuchus, Sagittarius, Capricorn, Aquarius, Pisces. Dua belas daripada mereka dipanggil zodiak.
- Kisah India "Tentang Teratai Air Putih" mengatakan: "Wabi mengangkat tirai kulit, dan matanya menjadi bulat kerana terkejut, seperti burung hantu. Bintang-bintang - kebiruan, hijau, kecil dan sedikit lebih besar - dengan riang menggerakkan sinarnya hampir tepat di sebelah hidungnya!
Apa yang salah dengan penerangan ini?
Penyelesaian.
Warna bintang bergantung pada suhu bintang. Bintang kebiruan mempunyai suhu tinggi, melebihi 12000K. Tiada bintang hijau. Saiz jelas bintang sepadan dengan magnitud ketara yang berbeza.
"Kacauan sinar" adalah gegaran suasana.
Oleh itu, adalah tidak betul bahawa warna bintang adalah hijau.
- Matahari terletak pada jarak 7.5 kpc dari pusat Galaksi dan bergerak pada kelajuan 220 km/s. Dalam tempoh berapa masa yang diambil oleh Matahari giliran penuh sekitar pusat Galaxy?
Jawab.
T= = tahun
- Dua automatik dengan berat yang sama stesen antara planet(AMS) melakukan pendaratan lembut: yang pertama di Zuhrah, yang kedua di Marikh. Di planet manakah - Bumi, Zuhrah atau Marikh - adakah AMC ini mempunyai berat paling besar? Pecutan graviti di Bumi dan Zuhrah dianggap sama, dan di Marikh g = 3.7 m/s 2 .
Jawab. Berat paling berat akan berada di Bumi. Berat AMS di Zuhrah akan kurang daripada di Bumi kerana atmosfera yang padat (undang-undang Archimedes). Di Marikh, AMS akan mempunyai berat paling sedikit.
Peringkat sekolah Olimpik Astronomi Semua-Rusia
tahun akademik 2013-2014
Masa berjalan 4 jam
Setiap tugasan bernilai 8 mata
Olimpik Sekolah dalam Astronomi
Darjah 11
1. Antara bintang berikut yang manakah - Arcturus, Vega, Capella, Polaris, Sirius - merupakan bintang paling terang hemisfera utara langit? Dalam buruj apakah ia terletak dan apakah anggaran magnitud ketaranya?
Penyelesaian. Paling banyak bintang terang di langit - Sirius. Tetapi bintang ini bukan dari hemisfera langit utara, tetapi dari selatan. Oleh itu, bintang paling terang ialah Vega (α Lyra). Ia mempunyai kira-kira sifar magnitud jelas.
2. Apakah hari di Bulan, bagaimana Bumi boleh dilihat oleh angkasawan di Bulan, dan adakah terdapat kawasan di Bulan di mana Bumi timbul dan terbenam?
Penyelesaian. Hari suria di Bulan bersamaan dengan 29.5 hari Bumi. Bumi di Bulan tergantung hampir tidak bergerak di langit dan tidak membuat pergerakan yang sama seperti Bulan di langit Bumi. Ini adalah akibat daripada fakta bahawa Bulan sentiasa menghadap Bumi dengan satu sisi. Tetapi terima kasih kepada librasi fizikal (bergoyang) Bulan, matahari terbit dan matahari terbenam yang tetap di Bumi boleh diperhatikan dari kawasan berhampiran pinggir cakera bulan. Bumi naik dan terbenam (naik di atas ufuk dan jatuh di bawah ufuk) dengan tempoh kira-kira 27.3 hari Bumi.
3. Musim tahun di Bumi berubah "dalam antifasa" (apabila musim panas di hemisfera utara, maka musim sejuk di hemisfera selatan). Mari kita andaikan bahawa planet hipotesis berputar mengelilingi Matahari dalam orbit elips yang sangat memanjang, paksi separuh utama yang juga sama dengan 1 AU, dan paksi putaran adalah berserenjang dengan satah orbitnya. Bagaimanakah musim berubah? Bagaimanakah perubahan iklim berbanding dengan iklim Bumi?
Penyelesaian. Di planet sedemikian, perubahan musim akan berlaku secara serentak, dan bukan dalam antifasa, seperti di Bumi atau Marikh. Berhampiran apohelion di seluruh planet, di kedua-dua hemisfera, secara serentak, akan ada musim sejuk bersyarat, dan berhampiran perihelion akan ada musim panas bersyarat. "Bersyarat" kerana konsep yang diterima umum akan ada musim sejuk yang kekal di kutub planet sedemikian... Kemudian musim, bergantung hanya pada aliran haba, akan ditentukan di seluruh planet hanya dengan kedudukannya di orbit, yang bermaksud ia akan berubah serentak di mana-mana. Iklim di planet sedemikian, walaupun paksi separuh utama yang sama a = 1 AU, akan menjadi lebih keras, musim sejuk akan lebih sejuk dan lebih lama mengikut undang-undang kedua Kepler (kedua-dua laluan lebih panjang dan kelajuan lebih perlahan).
4. Terangkan mengapa Titan, satelit Zuhal, dapat mengekalkan atmosferanya, tetapi Mercury tidak?
Jawab. Titan dan Mercury mempunyai jisim dan saiz yang sama, tetapi Mercury lebih dekat dengan Matahari dan menerima lebih banyak haba daripadanya. Dalam suasana yang dipanaskan, zarah mempunyai kelajuan tinggi dan bergerak menjauhi planet dengan lebih mudah. Oleh itu, Mercury tidak mengekalkan atmosfera. Suasana sejuk Titan jauh lebih stabil.
5. Dua bintang neutron beredar mengelilingi pusat jisim sepunya dalam orbit bulat dengan tempoh 7 jam. Pada jarak berapakah mereka berada jika jisim mereka lebih jisim Matahari 1.4 kali? Jisim suria M◉ = 2·10 30 kg.
Penyelesaian. Bintang berada pada jarak 2R antara satu sama lain. F kubur. =G⋅
Sebaliknya, F =
3 ⋅ 10 6 m, lebih kecil daripada saiz Bumi.
6. Sangat jarang dan sangat menarik fenomena astronomi- laluan planet Zuhrah merentasi cakera Matahari. Pada 6 Mei 1761, semasa laluan planet Venus melintasi cakera Matahari, M.V. Lomonosov menemui kewujudan atmosfera berhampiran Zuhrah, buat pertama kalinya dengan betul mentafsirkan "membonjol" pinggir suria apabila Zuhrah melepasi dua kali melalui tepi cakera suria.
Transit Zuhrah merentasi cakera suria dikumpulkan secara berpasangan dengan selang 8 tahun antara satu sama lain. Dan antara pasangan, sama ada 121.5 tahun atau 105.5 tahun berlalu.
Berikut ialah senarai empat pasangan:
- Apakah planet yang boleh melintasi cakera Matahari? Yang manakah antara mereka melepasi cakera suria lebih kerap dan mengapa?
- Bagaimanakah Venus melintasi cakera Matahari, dari kanan ke kiri atau dari kiri ke kanan?
- Mengapakah transit hanya diperhatikan pada awal Jun dan Disember?
- Mengapa mesti sekurang-kurangnya 8 tahun berlalu antara dua playthrough berturut-turut?
Penyelesaian. Apakah planet yang boleh melintasi cakera Matahari? Yang manakah antara mereka melepasi cakera solar lebih kerap dan mengapa?
Utarid dan Zuhrah boleh melepasi cakera Matahari.
Jika semua orbit terletak betul-betul dalam satah yang sama, maka pada setiap konjungsi inferior kita dapat memerhatikan bagaimana planet itu diunjurkan ke cakera suria untuk beberapa lama, perlahan-lahan melintasinya dari kiri ke kanan . Walau bagaimanapun, disebabkan fakta bahawa orbit sebenar Mercury dan Venus condong ke satah orbit Bumi (masing-masing sebanyak 7.0 dan 3.4 darjah), lebih kerap pada saat-saat konjungsi kedua-dua planet ini melepasi tepat di atas atau di bawah. cakera Matahari, bersembunyi dengan pasti dalam sinarnya dan kekal tidak boleh diakses oleh pemerhatian.
Orbit Zuhrah condong kepada ekliptik sebanyak 3.4 darjah, jadi kita boleh memerhati Zuhrah dengan latar belakang Matahari hanya pada saat-saat ketika kedua-dua ia dan Bumi berada berhampiran salah satu nod orbit Zuhrah. Pada bulan Jun dan Disember, Zuhrah terletak berhampiran garisan nod orbitnya - dalam satah ekliptik. Pada bulan-bulan lain, laluan adalah mustahil disebabkan oleh kecenderungan orbit Zuhrah ke satah ekliptik.
Longitud nod menaiknya ialah 76.7 darjah. Untuk membolehkan Bumi menempuh laluan sedemikian di sepanjang orbitnya dari titik ekuinoks vernal (21 Mac) (kami menganggapnya bulat), ia diperlukan
(76.7 °⋅ 365 hari)/360 ° = 78 hari.
Kami mendapat tarikh kemungkinan laluan Venus merentasi Matahari:
Tarikh, sudah tentu, adalah anggaran, kerana kalendar (mudah atau tahun lompat) boleh mengubahnya dalam 1-2 hari, dan yang terakhir saiz sudut Matahari membolehkannya melepasi cakeranya dalam masa 2-3 hari sebelum atau selepas Zuhrah melintasi ekliptik (0.5° / sin 3.4 ° = 8.4 ° ; Zuhrah mengangkutnya dalam 5 hari).
Nah, tarikh kedua mungkin datang apabila Bumi berlalu nod hiliran Orbit Zuhrah - enam bulan kemudian.
Soalan terakhir sangat sukar.
Mengapa mesti sekurang-kurangnya 8 tahun berlalu antara dua playthrough berturut-turut?
Bumi dan Zuhrah mesti serentak melalui sekitar nod orbit Zuhrah dengan ketepatan 2-3 hari, i.e. sehingga 1/100 tahun itu. Orbit Zuhrah- 0.61521 tahun. Mendarabnya secara berurutan dengan integer (1, 2, 3, ...), buat kali pertama kita memperoleh integer dengan ketepatan lebih tinggi daripada 1/100 apabila didarab dengan 13:
0.61521 tahun ⋅ 13 = 7.998 tahun
Itu. selepas 13 pusingan Zuhrah dan 8 pusingan Bumi, mereka sekali lagi bertumpu pada titik yang dipilih di orbit Zuhrah. Jika ini adalah titik nod orbit Venus, maka dalam 8 tahun ia akan menjadi sama.
darjah 5-6
Pada tahun 2004, ekuinoks musim bunga tidak berlaku pada 21 Mac, seperti biasa, tetapi pada 20 Mac pada 06:49 UT (Waktu Sejagat pada ketika ini, ia adalah 09:49 inci). Moscow.
Pada 2 Januari 2005, Bumi berada di perihelion, pada jarak 14.7 juta km dari Matahari. Bilakah (kira-kira) Bumi akan berada di aphelion? Buat lukisan penerangan
Bilakah Bulan boleh naik lebih tinggi di atas ufuk pada musim panas atau musim sejuk dan mengapa? Dan ketinggian berapa?
OBJEKTIF JELAJAH DAERAH OLIMPIAD BANDARAYA
Pada 2 Januari 2005, Bumi berada di perihelion, pada jarak 14.7 juta km dari Matahari. Bilakah (kira-kira) Bumi akan berada di aphelion? Buat lukisan penerangan. Mengapakah titik aphelion tidak bertepatan dengan titik solstis musim sejuk, dan titik perihelion dengan titik solstis musim panas?
Kenderaan antara planet mengorbit Bumi dalam orbit bulat rendah yang terletak di satah ekliptik. Apakah peningkatan kelajuan minimum yang mesti diberikan kepada kapal ini supaya ia boleh pergi untuk mengkaji objek Kuiper Belt tanpa bergerak dan menghidupkan enjin lagi?
Semalam dari bahagian Eropah Rusia adalah mungkin untuk memerhatikan permulaan siri okultasi bulan Antares tahun akademik ini (4 Februari, 3 Mac, 30 Mac, 26 April, 24 Mac, 24 Mei, 20 Jun 2005). Okultasi bintang oleh Bulan berlaku sedemikian rupa sehingga pemerhati melihat kehilangan bintang di pinggir timur cakera bulan dan kemunculan semula di pinggir barat.
MENGENAI ASTRONOMI DAN FIZIK ANGKASA 2005 darjah 5-6
Adalah diketahui bahawa adalah mungkin untuk menentukan arah kardinal mengikut arah jam. Bagaimanakah ini boleh dilakukan di Moscow, di khatulistiwa dan di Australia?
Dua kali setahun, pada hari-hari ekuinoks musim bunga dan musim luruh, Matahari terbit hampir tepat di timur. Berapakah tempoh siang dan malam pada hari ini di Moscow? Dari hemisfera langit berbintang (sfera cakerawala) manakah Matahari bergerak ke hemisfera mana?
Ekuinoks musim bunga berlaku apabila Matahari berlalu dari hemisfera Selatan sfera cakerawala ke utara. Ini biasanya berlaku sekitar 21 Mac. Ekuinoks musim luruh berlaku apabila Matahari bergerak dari hemisfera utara sfera cakerawala ke selatan, biasanya pada 23 September.
Planet daratan manakah yang mempunyai langit siang hari hitam, biru dan kemerahan?
Hampir tiada atmosfera di Mercury, tiada serakan cahaya, dan langit berwarna hitam. Di Bumi, langit berwarna biru kerana penyebaran cahaya matahari oleh molekul udara, dengan sinar biru tersebar lebih banyak daripada sinar merah. Di Marikh, disebabkan ribut debu yang kuat, atmosfera tepu dengan zarah debu kecil yang berwarna merah, seperti tanah.
Bilakah Bulan boleh naik lebih tinggi di atas ufuk pada musim panas atau musim sejuk dan mengapa? Dan bilakah Bulan lebih rendah di atas ufuk di Moscow? Musim panas atau musim sejuk dan mengapa?
h = 90 = 57
Di manakah latitud Moscow =56.
Sistem suria mengandungi pelbagai objek angkasa– komet, Matahari, tali pinggang asteroid pertama, objek tali pinggang Kuiper, awan Oort, planet. Lukiskan lukisan struktur sistem suria.
Pelajar yang menunjukkan bahawa di sebalik orbit Neptun terdapat tali pinggang Kuiper dan awan Oort, yang menunjukkan kedudukan 9 dengan betul planet utama(Utarid, Zuhrah, Bumi, Marikh, Musytari, Zuhal, Uranus, Neptun dan Pluto), bilangan mata bertambah.
PENYELESAIAN MASALAH JELAJAH DAERAH OLIMPIAD BANDARAYA
MENGENAI ASTRONOMI DAN FIZIK ANGKASA 2005 darjah 7-8
Pada tahun 2004, ekuinoks musim bunga tidak berlaku pada 21 Mac, seperti biasa, tetapi pada 20 Mac pada 06:49 UT (Waktu Sejagat pada ketika ini, ia adalah 09:49 inci). Moscow. Mengapa ini berlaku? Bilakah ekuinoks musim bunga akan berlaku pada tahun-tahun berikutnya? Berapakah panjang siang dan malam pada hari ini? Musim bunga astronomi bermula dari saat ekuinoks vernal. Sehingga hari apakah ia akan diteruskan pada tahun 2005?
Hari ini, di seluruh Bumi, Matahari bergerak merentasi langit dari matahari terbit hingga terbenam dalam hampir tepat 12 jam (tidak mengambil kira pembiasan) dan, oleh itu, panjang siang dan malam adalah sama di mana-mana.
Dari saat ekuinoks vernal, musim bunga astronomi bermula, yang akan berlangsung sehingga solstis musim panas, yang pada tahun 2005 akan datang pada 21 Jun.
Kenapa fasa penuh gerhana matahari berlangsung lebih sedikit daripada fasa keseluruhan gerhana bulan.
Semasa penuh gerhana bulan Bulan hilang sepenuhnya ke dalam kon bayang-bayang bumi. Jumlah fasa gerhana bulan berlangsung lebih lama (jam) daripada jumlah fasa gerhana matahari (minit).
Pada 2 Januari 2005, Bumi berada di perihelion, pada jarak 14.7 juta km dari Matahari. Bilakah (kira-kira) Bumi akan berada di aphelion? Buat lukisan penerangan.
Berapakah darjah tompok matahari yang terletak berhampiran khatulistiwa (tempoh putaran 25 hari) mengatasi tompok matahari lain yang terletak pada latitud 30 darjah (tempoh 26.3 hari) dalam satu pusingan?
Biarkan kedua-dua titik pertama berada di meridian tengah Matahari, iaitu garis yang menghubungkan kedua-dua kutub dan melalui pusat yang kelihatan. Jika tempat dengan latitud besar berputar lebih perlahan, maka biarkan ia berada di meridian tengah semula selepas 26.3 hari. Ini bermakna tempat yang terletak di khatulistiwa akan memintas titik pertama dengan lengkok, yang akan dilalui dalam 1.3 hari lagi. Dalam tempoh sehari, bintik matahari khatulistiwa melepasi lengkok 
.
Dalam 1.3 hari, titik khatulistiwa akan beralih sebanyak 14.41.3=18.7.
Lukiskan bagaimana anda membayangkan Galaxy kita. Apakah objek yang termasuk di dalamnya? Di manakah terletaknya Matahari kita kira-kira?
PENYELESAIAN MASALAH JELAJAH DAERAH OLIMPIAD BANDARAYA
ON ASTRONOMI DAN FIZIK ANGKASA 2005, gred 9-10
Musim tahun di Bumi berubah "dalam antifasa" (apabila musim panas di hemisfera utara, musim sejuk di hemisfera selatan). Mari kita andaikan bahawa planet hipotesis berputar mengelilingi Matahari dalam orbit elips yang sangat memanjang, paksi separuh utama yang juga sama dengan 1 AU, dan paksi putaran adalah berserenjang dengan satah orbitnya. Bagaimanakah musim berubah? Bagaimanakah perubahan iklim berbanding dengan iklim Bumi?
Di planet sedemikian, perubahan musim akan berlaku secara serentak, dan bukan dalam antifasa, seperti di Bumi atau Marikh. Berhampiran apohelion di seluruh planet, di kedua-dua hemisfera, secara serentak, akan ada musim sejuk bersyarat, dan berhampiran perihelion akan ada musim panas bersyarat. "Bersyarat", kerana dalam istilah yang diterima umum akan ada musim sejuk yang kekal di kutub planet sedemikian... Kemudian musim, bergantung hanya pada aliran haba, akan ditentukan di seluruh planet hanya dengan kedudukannya di orbit, yang bermaksud mereka akan berubah secara serentak di mana-mana. Iklim di planet sedemikian, walaupun paksi separuh utama yang sama a = 1 AU, akan menjadi lebih keras, musim sejuk akan lebih sejuk dan lebih lama mengikut undang-undang kedua Kepler (kedua-dua laluan lebih panjang dan kelajuan lebih perlahan).
Bilakah Bulan boleh naik lebih tinggi di atas ufuk pada musim panas atau musim sejuk dan mengapa? Dan bilakah Bulan lebih rendah di atas ufuk di Moscow? Musim panas atau musim sejuk dan mengapa?
h = 90 = 57
Di manakah latitud Moscow =56.
22 Disember Matahari adalah paling rendah di atas ufuk di Moscow. Hari yang paling lama. Titik solstis musim sejuk ialah tanda Capricorn - padanya Matahari mempunyai deklinasi minimum = 23. Ketinggian Matahari di atas ufuk adalah kira-kira 11.
Sudut antara satah orbit Bulan dan satah ekliptik ialah 5°. Ketinggian maksimum Bulan di atas ufuk pada bulan Jun ialah 62. Ketinggian minimum Bulan di atas ufuk - 6.
Apakah nama titik pada sfera cakerawala di mana ekliptik bersilang dengan khatulistiwa cakerawala? Apakah tarikh ini sepadan? Berapa jam tempoh malam dan siang di Moscow pada masa ini? Apakah buruj titik ini pada 2000 tahun dahulu dan apakah burujnya sekarang dan mengapa?
Dua titik pada sfera cakerawala di mana ekliptik bersilang dengan khatulistiwa cakerawala. Bergerak dari hemisfera selatan ke utara, Matahari melalui ekuinoks vernal pada 20 atau 21 Mac, dan kembali melalui ekuinoks musim luruh pada 22 atau 23 September. Hari ini, di seluruh Bumi, Matahari bergerak merentasi langit dari matahari terbit hingga terbenam dalam hampir tepat 12 jam (tidak mengambil kira pembiasan) dan, oleh itu, panjang siang dan malam adalah sama di mana-mana. Melalui titik ekuinoks vernal (nama lama - "titik musim bunga" atau "titik permulaan Aries", tanda ) lulus meridian utama dalam sistem koordinat ekliptik dan khatulistiwa. Kira-kira 2000 tahun yang lalu, semasa zaman Hipparchus, titik ini terletak di buruj Aries. Hasil daripada precession, ia telah bergerak kira-kira 20 o ke barat dan kini terletak dalam buruj Pisces. Titik ekuinoks musim luruh dahulunya berada di Libra (tanda ), dan kini berada di Virgo.
Dua stesen antara planet automatik (AIS) dengan jisim yang sama membuat pendaratan lembut: yang pertama di Zuhrah, yang kedua di Marikh. Di planet manakah - Bumi, Zuhrah atau Marikh - adakah AMC ini mempunyai berat paling besar? Pecutan graviti di Bumi dan Zuhrah dianggap sama, dan di Marikh g = 3.7 m/s 2 .
Berat terbesar akan berada di Bumi. Berat AMS di Zuhrah akan kurang daripada di Bumi disebabkan oleh atmosfera yang padat (undang-undang Archimedes). Di Marikh, AMS akan mempunyai berat paling sedikit.
Dua bintang neutron beredar mengelilingi pusat jisim yang sama dalam orbit bulat dengan tempoh 7 jam. Pada jarak manakah mereka terletak jika jisim mereka adalah 1.4 kali lebih besar daripada jisim Matahari? Jisim Matahari M = 2·10 30 kg.
Sebaliknya, F = 
= 310 6 m, kurang daripada saiz Bumi.
OBJEKTIF JELAJAH DAERAH OLIMPIAD BANDARAYA
ON ASTRONOMI DAN FIZIK ANGKASA 2005 gred 11
Bilakah Bulan naik paling tinggi di atas ufuk pada musim panas atau musim sejuk dan mengapa? Dan bilakah Bulan paling rendah di atas ufuk di Moscow? Musim panas atau musim sejuk dan mengapa?
h = 90 = 57
Di manakah latitud Moscow = 56.
22 Disember Matahari adalah paling rendah di atas ufuk di Moscow. Hari yang paling lama. Titik solstis musim sejuk ialah tanda Capricorn. Di dalamnya, Matahari mempunyai deklinasi minimum = 23. Ketinggian Matahari di atas ufuk adalah kira-kira 11.
Sudut antara satah orbit Bulan dan satah ekliptik ialah 5°. Ketinggian maksimum Bulan di atas ufuk pada bulan Jun ialah 62. Ketinggian minimum Bulan di atas ufuk ialah 6.
Pada 2 Januari 2005, Bumi berada di perihelion, pada jarak 14.7 juta km dari Matahari. Bilakah (kira-kira) Bumi akan berada di aphelion? Buat lukisan penerangan. Mengapakah titik aphelion tidak bertepatan dengan titik solstis musim panas, dan titik perihelion dengan titik solstis musim sejuk?
Lukisan diperlukan.
Di planet Mercury atau Marikh yang manakah jasad jatuh bebas terbang lebih jauh dalam masa 10 saat? Jisim Mercury ialah 0.055 M, jejari 0.38 R. Jisim Marikh ialah 0.107 M, jejarinya ialah 0.53 R.
Dalam jatuh bebas, jasad bergerak pada jarak yang sama dengan 
, di mana g ialah pecutan jatuh bebas.
Kami mencari pecutan jatuh bebas menggunakan formula
.
Menggantikan nilai jisim dan jejari, kita memperoleh bahawa g Mercury = g Marikh = 3.8 m/s 2 , oleh itu jasad yang jatuh bebas di kedua-dua planet akan terbang pada jarak yang sama tanpa mengambil kira geseran atmosfera.
Kapal angkasa antara planet mengorbit Bumi dalam orbit bulat rendah,
terletak di satah ekliptik. Apakah kenaikan kelajuan minimum
adalah perlu untuk memberikan kapal ini supaya ia boleh, tanpa manuver seterusnya dan
hidupkan enjin dan pergi mengkaji objek Kuiper Belt?
Penyelesaian.
dan untuk sampai ke sana dari persekitaran Bumi, radas mesti berkembang
kedua halaju melarikan diri berbanding Matahari, bersamaan dengan 42.1 km/s. Tetapi
Bumi sendiri bergerak relatif kepada Matahari pada kelajuan 29.8 km/s, dan
kelajuan kenderaan berbanding Bumi selepas mengatasi gravitinya
mungkin sama dengan segala-galanya u= 12.3 km/s. Sebelum meninggalkan medan graviti
Bumi, yang dekat dengan permukaannya, kelajuan peranti sepatutnya
sama rata
= 16.6 km/s ( V 2 - halaju melarikan diri saat
untuk Bumi, sama dengan 11.2 km/s).
Bergerak dalam orbit bulat, peranti itu mempunyai halaju melarikan diri pertama V 1 bersamaan dengan 7.9 km/s. Oleh itu, kenaikan kelajuan minimum
(apabila peranti bergerak ke arah yang sama dengan Bumi) adalah sama dengan
V = V 3 - V 1 = 8.7 km/s.
Berapa kalikah bintang gergasi super dengan kecerahan 10,000 L lebih besar daripada bintang jujukan utama jika suhunya adalah sama dan sama dengan 5800?
Bintang jujukan utama dengan suhu 5800 ialah Matahari. Cahaya matahari L =1.
L = T 4 4R 2 .
Suhu mereka adalah sama.
Di manakah jejari supergergasi datang dari 100 kali lebih besar daripada jejari bintang jujukan utama (Matahari).
- Terjemahan
Teras bintang neutron berada dalam keadaan yang melampau sehingga ahli fizik tidak dapat bersetuju dengan apa yang berlaku di dalamnya. Tetapi eksperimen ruang angkasa baharu - dan beberapa bintang neutron yang berlanggar - boleh menunjukkan sama ada neutron boleh pecah
Amaran mula tiba pada awal pagi 17 Ogos. Gelombang graviti yang dihasilkan oleh perlanggaran dua bintang neutron - teras padat bintang mati - membasuh Bumi. Lebih daripada 1,000 ahli fizik di balai cerap aLIGO (Pemerhati Gelombang Graviti Interferometer Laser Lanjutan) bergegas untuk menguraikan getaran dalam ruang-masa yang bergolek melalui pengesan seperti bunyi guruh yang panjang. Beribu-ribu ahli astronomi bersaing untuk mendapatkan hak untuk menyaksikan cahaya matahari. Bagaimanapun, keseluruhan kekecohan itu secara rasmi dirahsiakan. Ia adalah perlu untuk mengumpul data dan menulis kertas saintifik. Dunia luar tidak sepatutnya mengetahui perkara ini selama dua bulan lagi.
Larangan ketat ini meletakkan Jocelyn Reed dan Katerino Chatzioanou, dua ahli kerjasama LIGO, dalam kedudukan yang janggal. Pada petang 17hb, mereka sepatutnya mengetuai persidangan yang dikhaskan kepada persoalan tentang apa yang berlaku dalam keadaan yang tidak dapat dibayangkan di bahagian dalam bintang neutron. Dan topik mereka adalah tepat bagaimana penggabungan dua bintang neutron sepatutnya berlaku. "Kami keluar pada waktu rehat dan duduk dan merenung antara satu sama lain," kata Reed, seorang profesor di Cal State Fullerton. "Jadi bagaimana kita melakukan ini?"
Selama beberapa dekad, ahli fizik telah membahaskan sama ada bintang neutron mengandungi jenis jirim baharu, dicipta apabila bintang memecahkan dunia proton dan neutron konvensional dan mencipta interaksi baharu antara kuark atau zarah eksotik lain. Jawapan kepada soalan ini juga akan menjelaskan misteri astronomi yang mengelilingi supernova dan kemunculan unsur berat seperti emas.
Selain memerhati perlanggaran dengan LIGO, ahli astrofizik telah membangunkan kaedah kreatif untuk menyiasat bintang neutron. Tugasnya adalah untuk mengetahui sebarang sifat lapisan dalamannya. Tetapi isyarat LIGO, dan lain-lain sepertinya - dipancarkan oleh dua bintang neutron yang mengorbit pusat jisim yang sama, tertarik antara satu sama lain, dan akhirnya merempuh satu sama lain - menawarkan pendekatan yang sama sekali baru untuk masalah itu.
Perkara Pelik
Bintang neutron ialah teras mampat bintang besar, arang batu yang sangat tumpat yang tinggal daripada supernova. Jisimnya setanding dengan matahari, tetapi ia dimampatkan kepada saiz sebuah bandar. Oleh itu, bintang neutron berfungsi sebagai takungan jirim yang paling padat di Alam Semesta - "jirim terakhir di pinggir lubang hitam," kata Mark Alford, seorang ahli fizik di Universiti Washington di St. Louis.Dengan menggerudi bintang sebegitu, kita akan lebih dekat dengan kecanggihan sains. Beberapa sentimeter atom biasa - kebanyakannya besi dan silikon - terletak di permukaan seperti salutan merah terang bagi gula-gula yang boleh disedut paling padat di alam semesta. Atom-atom itu kemudiannya dimampatkan sehingga kehilangan elektron ke laut biasa. Lebih dalam lagi, proton mula bertukar menjadi neutron, yang sangat rapat sehingga mereka mula bertindih antara satu sama lain.
Teras luar biasa bintang neutron. Ahli fizik masih membincangkan apa sebenarnya yang ada di dalamnya. Berikut adalah beberapa idea asas.
Teori tradisional
Atmosfera - unsur cahaya seperti hidrogen dan heliumCangkang luar - ion besi
Cangkang dalam ialah kekisi ion
Teras luar - ion kaya neutron dalam lautan neutron bebas
Apakah di dalamnya?
- Dalam nukleus quark, neutron pecah menjadi quark atas dan bawah.
- Dalam hyperon terdapat neutron yang terdiri daripada kuark aneh.
- Dalam kaon, zarah dua kuark dengan satu kuark pelik.
Ahli astrofizik lain berfikir secara berbeza. Nukleon bukan zarah asas. Mereka terdiri daripada tiga quark [ - lebih kurang terjemahan]. Di bawah tekanan yang sangat kuat, quark boleh membentuk keadaan baharu - jirim quark. "Nuklon bukan bola biliard," kata David Blaschke, seorang ahli fizik di Universiti Wroclaw di Poland. "Mereka kelihatan lebih seperti ceri. Anda boleh memerahnya sedikit, tetapi pada satu ketika anda akan menghancurkannya.”
Tetapi sesetengah orang berpendapat jem quark terlalu mudah. Ahli teori telah lama berfikir bahawa lapisan zarah asing boleh muncul di dalam bintang neutron. Tenaga daripada neutron yang dihimpit bersama boleh ditukar kepada menghasilkan zarah yang lebih berat, mengandungi bukan sahaja quark atas dan bawah yang membentuk proton dan neutron, tetapi juga quark aneh yang lebih berat dan lebih eksotik.
Sebagai contoh, neutron boleh memberi laluan kepada hiperon, zarah tiga kuark yang mengandungi sekurang-kurangnya satu quark aneh. Dalam eksperimen makmal, hiperon diperolehi, tetapi ia hilang dengan serta-merta. Mereka boleh wujud secara stabil di dalam bintang neutron selama berjuta-juta tahun.
Sebagai alternatif, kedalaman tersembunyi bintang neutron boleh diisi dengan kaon-juga diperbuat daripada kuark aneh-berhimpun menjadi sekeping jirim dalam keadaan kuantum tunggal.
Tetapi selama beberapa dekad bidang penyelidikan ini menemui jalan buntu. Ahli teori telah menghasilkan idea tentang perkara yang mungkin berlaku di dalam bintang neutron, tetapi persekitaran ini sangat melampau dan tidak biasa sehingga eksperimen di Bumi tidak dapat mencipta semula keadaan yang diperlukan. Di Makmal Kebangsaan Brookhaven dan CERN, ahli fizik menghancurkan nukleus berat, seperti emas dan plumbum, antara satu sama lain. Ini mewujudkan keadaan jirim yang menyerupai sup zarah di mana terdapat quark bebas, dikenali sebagai plasma quark-gluon. Tetapi bahan ini ternyata jarang, tidak padat, dan suhunya berbilion atau trilion darjah ternyata jauh lebih tinggi daripada bahagian dalam bintang neutron, di dalamnya suhu yang agak sejuk berjuta-juta darjah memerintah.
Malah teori berpuluh tahun yang menerangkan quark dan nukleus, "kromodinamik kuantum," atau QCD, tidak dapat menjawab soalan ini. Pengiraan yang diperlukan untuk mengkaji QCD dalam media yang agak sejuk dan padat adalah sangat rumit sehinggakan ia tidak boleh dijalankan walaupun pada komputer. Penyelidik ditinggalkan dengan penyederhanaan dan gimik yang berlebihan.
Satu-satunya pilihan ialah mengkaji bintang neutron sendiri. Malangnya, mereka sangat jauh, malap, dan sangat sukar untuk mengukur apa-apa selain daripada sifatnya yang paling asas. Lebih teruk lagi, fizik yang paling menarik berlaku di bawah permukaannya. "Keadaan ini seperti makmal di mana sesuatu yang menakjubkan sedang berlaku," kata Alford, "sementara yang anda boleh lihat hanyalah cahaya dari tingkapnya."
Tetapi dengan eksperimen generasi baharu, ahli teori akhirnya boleh melihatnya dengan baik tidak lama lagi.
Instrumen NICER sejurus sebelum dilancarkan ke ISS. Ia menjejaki pelepasan sinar-X daripada bintang neutron
Lembut atau keras?
Apa sahaja yang ada dalam teras bintang neutron - kuark bebas, kondensat kaon, hiperon atau nukleon lama yang baik - bahan ini mesti tahan terhadap graviti yang lebih besar daripada matahari. Jika tidak, bintang itu akan runtuh ke dalam lubang hitam. Tetapi bahan yang berbeza boleh dimampatkan oleh graviti ke darjah yang berbeza, yang menentukan berat maksimum yang mungkin bagi bintang untuk saiz fizikal tertentu.Ahli astronomi terpaksa tinggal di luar sedang membongkar rantai ini, cuba memahami bintang neutron diperbuat daripada apa. Dan untuk ini adalah sangat baik untuk mengetahui betapa lembut atau kerasnya mereka di bawah mampatan. Untuk mengetahui, ahli astronomi perlu mengukur jisim dan jejari pelbagai bintang neutron.
Antara bintang neutron, yang paling mudah untuk ditimbang ialah pulsar: bintang neutron berputar dengan pantas yang pancaran radionya melalui Bumi dengan setiap pusingan. Kira-kira 10% daripada 2500 pulsar yang diketahui tergolong dalam sistem binari. Apabila pulsar ini bergerak, nadi mereka yang sepatutnya sampai ke Bumi pada selang masa yang tetap berbeza-beza, mendedahkan pergerakan pulsar dan kedudukannya dalam orbitnya. Dan mengetahui orbit, ahli astronomi boleh, menggunakan undang-undang Kepler dan pembetulan tambahan Einstein dan Relativiti Am, mencari jisim pasangan ini.
Kejayaan terbesar setakat ini ialah penemuan bintang neutron yang sihat tanpa diduga. Pada 2010, pasukan yang diketuai oleh Scott Ransom di Balai Cerap Astronomi Radio Kebangsaan Virginia mengumumkan bahawa ia telah mengukur jisim pulsar dan mendapati ia adalah dua kali ganda jisim matahari - jauh lebih besar daripada yang dilihat sebelum ini. Malah ada yang meragui kemungkinan kewujudan bintang neutron tersebut; ini membawa kepada akibat yang serius untuk pemahaman kita tentang tingkah laku nukleus atom. "Ini kini merupakan salah satu kertas kerja yang paling kerap dipetik mengenai pemerhatian pulsar, dan semuanya terima kasih kepada ahli fizik nuklear," kata Ransom.
Menurut beberapa model bintang neutron, yang berpendapat bahawa graviti harus memampatkannya dengan kuat, objek berjisim itu harus runtuh ke dalam lubang hitam. Kondensat kaon akan mengalami masalah dalam kes ini, kerana ia agak lembut, dan ia juga tidak baik untuk beberapa varian jirim kuantum dan hiperon, yang juga akan mengecut terlalu banyak. Pengukuran itu disahkan oleh penemuan satu lagi bintang neutron, dua jisim suria, pada tahun 2013.
Feryal Ozel, seorang ahli astrofizik di Universiti Arizona, telah menjalankan pengukuran yang menunjukkan bahawa teras bintang neutron mengandungi bahan eksotik.
Dengan jejari, perkara menjadi lebih rumit. Ahli astrofizik seperti Feryal Özel dari Universiti Arizona telah membangunkan pelbagai teknik untuk mengira saiz fizikal bintang neutron dengan memerhatikan sinar-X yang terpancar dari permukaannya. Berikut ialah satu cara: Anda boleh mengukur jumlah pelepasan sinar-X, menggunakannya untuk menganggar suhu permukaan, dan kemudian mengira saiz bintang neutron yang mampu memancarkan gelombang sedemikian (membetulkan cara ia membengkok disebabkan graviti). Anda juga boleh mencari titik panas pada permukaan bintang neutron yang sentiasa muncul dan hilang dari pandangan. Medan graviti bintang yang kuat akan mengubah denyutan cahaya berdasarkan titik panas ini. Sebaik sahaja anda memahami medan graviti bintang, anda boleh membina semula jisim dan jejarinya.
Jika kita percaya pengiraan oleh Ozel ini, ternyata walaupun bintang neutron boleh menjadi agak berat, saiznya berada dalam julat diameter 20-22 km.
Menerima bahawa bintang neutron adalah kecil dan besar "meletakkan anda dalam kotak, dengan cara yang baik," kata Ozel. Dia mengatakan bahawa ini adalah rupa bintang neutron, penuh dengan kuark yang berinteraksi, dan bintang neutron yang hanya terdiri daripada nukleon harus mempunyai jejari yang besar.
James Lattimer, seorang ahli astrofizik di Stony Brook University, berpendapat bahawa neutron kekal utuh dalam teras bintang neutron.
Tetapi Lattimer, antara pengkritik lain, mempunyai keraguan tentang andaian yang digunakan dalam pengukuran sinar-X - dia percaya ia adalah cacat. Dia fikir mereka mungkin mengurangkan jejari bintang secara berlebihan.
Kedua-dua pihak yang bersaing percaya bahawa pertikaian mereka akan diselesaikan tidak lama lagi. Jun lalu, misi ke-11 SpaceX menghantar kotak seberat 372 kg ke ISS yang mengandungi teleskop sinar-X Penjelajah Komposisi Dalaman (NICER) bintang Neutron. Naiser, sedang mengumpul data, direka untuk menentukan saiz bintang neutron dengan mengkaji titik panas di permukaannya. Eksperimen harus menghasilkan ukuran jejari bintang neutron yang lebih baik, mengira pulsar yang jisimnya telah diukur.
"Kami semua sangat menantikan keputusannya," kata Blaschke. Mengukur jisim dan jejari dengan tepat walaupun satu bintang neutron akan segera menghapuskan banyak teori munasabah yang menerangkan struktur dalamannya, dan meninggalkan hanya teori yang memberikan nisbah saiz kepada berat tertentu.
Dan kini LIGO juga telah menyertai eksperimen.
Pada mulanya, isyarat yang dibincangkan oleh Reed mengenai kopi pada 17 Ogos dianggap sebagai akibat daripada perlanggaran lubang hitam, bukan bintang neutron. Dan ia masuk akal. Semua isyarat sebelumnya dari LIGO adalah dari lubang hitam, yang merupakan objek yang lebih mudah dikendalikan dari segi pengiraan. Tetapi objek yang lebih ringan mengambil bahagian dalam penjanaan isyarat ini, dan ia bertahan lebih lama daripada penggabungan lubang hitam. "Jelas sekali ini bukan sistem yang kami latih," kata Reed.
Apabila dua lubang hitam berputar bersama-sama, ia memancarkan tenaga orbital ke ruang-masa dalam bentuk gelombang graviti. Tetapi pada saat terakhir isyarat 90 saat baharu yang diterima oleh LIGO, setiap objek mengalami sesuatu yang tidak dialami oleh lubang hitam: ia berubah bentuk. Sepasang objek mula meregang dan memampatkan jirim satu sama lain, mencipta gelombang yang mengeluarkan tenaga dari orbit mereka. Ini menyebabkan mereka berlanggar lebih cepat daripada yang sepatutnya berlaku.
Selepas berbulan-bulan menjalankan kerja simulasi komputer, kumpulan Reed di LIGO telah mengeluarkan ukuran pertama kesan gelombang ini pada isyarat. Buat masa ini, pasukan hanya mempunyai had atas - yang bermaksud kesan ombak adalah lemah atau bahkan tidak dapat disedari. Ini bermakna bintang neutron secara fizikalnya kecil, dan jirimnya dipegang di sekeliling pusat dalam keadaan yang sangat padat, yang menghalang regangan pasang surutnya. "Saya fikir ukuran pertama melalui gelombang graviti mengesahkan apa yang dikatakan oleh pemerhatian sinar-X, " kata Reed. Tetapi ini bukan penamat. Dia menjangkakan pemodelan yang lebih kompleks bagi isyarat yang sama akan menghasilkan anggaran yang lebih tepat.
Nicer dan LIGO menyediakan cara baharu untuk mengkaji bintang neutron, dan ramai pakar optimis bahawa jawapan muktamad tentang cara sesuatu bahan menentang graviti akan muncul dalam beberapa tahun akan datang. Tetapi ahli teori seperti Alford memberi amaran bahawa hanya mengukur kelembutan jirim bintang neutron tidak akan menceritakan keseluruhan cerita.
Mungkin tanda-tanda lain akan memberitahu anda lebih lanjut. Sebagai contoh, pemerhatian berterusan terhadap kadar penyejukan bintang neutron sepatutnya membenarkan ahli astrofizik membuat spekulasi tentang zarah yang terdapat di dalamnya dan keupayaan mereka untuk memancarkan tenaga. Atau mengkaji bagaimana ia perlahan boleh membantu menentukan kelikatan bahagian dalam mereka.
Tetapi, dalam apa jua keadaan, hanya mengetahui pada titik mana peralihan fasa jirim berlaku dan apa yang ia berubah menjadi tugas yang wajar, Alford percaya. "Kajian sifat-sifat jirim yang wujud dalam keadaan yang berbeza, secara umum, apa itu fizik," katanya.