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【天文学/物理学】中性子星のサイズは半径12～13.5km - 重力波の観測データから推定［07/06］


1 ：2018/07/10 ～ 最終レス ：2018/08/05
ドイツのフランクフルト大学とFrankfurt Institute for Advanced Studies(FIAS)の研究チームは、
中性子星の半径がとり得る値の範囲を12～13.5kmの間に絞り込むことができたと発表した。
数値の見積もりには連星中性子星の合体に由来する重力波の観測データを利用した。
研究論文は「Physical Review Letters」に掲載された。

中性子星の半径を測定長年議論されてきた中性子星の半径について、
重力波の観測データを利用して12～13.5kmの間に絞り込んだ。
画像は大きさの比較のためにフランクフルト周辺地図に重ねてある (出所:フランクフルト大学)
中性子星は、太陽よりもやや質量の大きな恒星が寿命を迎えたときに形成される超高密度天体であると考えられている。

年老いた恒星が核融合反応に必要な元素を使い尽くすと、核融合エネルギーによる膨張と重力による凝縮のバランスが崩れ、
超新星爆発などをともなう重力崩壊が起こる。恒星の中心部には、重力崩壊によって落ち込んだ物質が集中し、
主に中性子から構成された超高密度のコアが形成される。

量子力学によれば、フェルミ粒子である中性子には、パウリの排他律から複数の粒子が同一の状態を取れないという性質がある。
このため、粒子が取りうる状態の数が少なくなる超高密度状態においては、
エネルギーがそれ以上低くなることができない「中性子縮退」が起こると考えられている。
この中性子縮退のエネルギーが星の重力とバランスした状態の超高密度天体が中性子星であるとされる。

中性子星の大きさがどの程度であるのかという問題は、これまで40年以上にわたって議論されてきた。
その数値は、高密度核物質の挙動に関する重要な情報を与えるものであるが、
これまでの理論研究から見積もられた半径は8～16kmと幅があった。

一方、今回の研究では中性子星の半径が取りうる値を12～13.5kmと見積もり、幅1.5kmの範囲まで絞り込んでいる。
この値の導出には、2017年8月17日に米国の重力波検出器LIGOおよび欧州のVirgoによって観測された重力波
「GW170817」のデータが利用されている。GW170817は、観測史上5例目となる重力波であり、
ブラックホールではなく連星中性子星の合体にともなって発生したと考えられる重力波としては史上初の事例である。

なお、中性子星の中心部では、中性子などのバリオン(クォーク3個で構成される粒子)が融解し、
通常の物質が「クォーク物質」と呼ばれる状態に転移している可能性も指摘されている。
クォーク物質が実際に存在している確証はないが、クォーク物質が実現していると仮定した場合には、
まったく同一の質量をもつ中性子星であってもクォーク物質への転移がない場合よりも星のサイズは小さくなると考えられる。
今回の研究では、クォーク物質への転移がある場合も考慮した上で、中性子星の半径を計算したという。

■長年議論されてきた中性子星の半径について、重力波の観測データを利用して12～13.5kmの間に絞り込んだ。
画像は大きさの比較のためにフランクフルト周辺地図に重ねてある
https://news.mynavi.jp/article/20180706-660265/images/001.jpg

マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180706-660265/

2 ：
はァ

3 ：
なるほど、分からん。

4 ：
それで質量は太陽くらいあるんでしょ。
1ccで10トンくらい？

5 ：
直径１０キロか

地球に落下したら怖いな

6 ：
>>5
質量的には、地球が中性子星に落下する。

7 ：
星界のLGBT働き方改革

8 ：
手のひらサイズだと思ってた

9 ：
何から何まで想像を絶するわ。

10 ：
ちっちゃいからブラックホールほど重力波が検知されないとすれば理屈は合うな。

11 ：
こんな物質リッチな天体できる場所が限られていると思う
小さいけれど、太陽くらいの重力もって、周辺の天体引きつけて、天文学的には短い時間で新しい恒星つくり出せそうな
銀河系とかのスケールで、その中心部に近い場所とか、短い寿命で、できては超新星爆発くり返してるような

そうかと思うと、オリオン座のα星（地球からわずか640光年）が千年以内に超新星爆発するかもといわれてたりするし

12 ：
かにパルサーもそうだな

13 ：
>>4
桁が全然違う
その大きさなら10トンでなく10億トン

14 ：
だから何だよ

15 ：
中性子星って1秒に1000回転するくらいの早さで自転してるんだろ。すごすぎてわけわからんわ。

16 ：
日本語で書いているはずなのに
読んでもちっとも理解できない

17 ：
>>15
フェルミ縮退がどうのこうの。

18 ：
推測推論だから　見栄のため先に言ったもん勝ちなんやで
どうせ実証や観測なんてできねーんだから

19 ：
チーラも住めないな

20 ：
【死刑ブーメランが安倍に刺さる】　オウム麻原彰晃　　＜刑死←2018→復活?＞　　世界教師 マ１トレーヤ
http://rosie.2ch.sc/test/read.cgi/liveplus/1531186354/l50


安倍信三はユダ

21 ：
たったの１０ｋｗ

22 ：
その範囲を超えられないのなら一瞬しか存在できないとかいうことはないの？

23 ：
重力崩壊←とんだクセモノ

24 ：
>>13
宇宙ヤバいねw

25 ：
>>1
うん、重力波の観測結果がどういう風に利用されてこの推定値が出たのかは、この文だけではさっぱりだねｗ

26 ：
中性子の固まりだから、中性子の大きさをそのコンプトン波長1.32＊10＾15ｍ　として、13ｋｍの球体にそれがおよそどれだけ含まれるか、結局半径の比を3乗して、
(13000/(1.32*10^-15))^3　＝　9.6*10＾56 個

中性子の質量　1.67＊10^-27ｋｇ　をそれに掛けると　1.6*10＾30　ｋｇ　　
太陽の質量は　1.9*10＾30　ｋｇ　　　　　　

この見方で概算よさそうだろう(?)と
しかし恒星の質量は、太陽の数十倍から数十分の１までいろいろなのに、ここの太陽のそれにあまりにも近いのは、、そりゃあまあ偶然だろうし　

27 ：
>>5
そうとうでかいクレーターできるな

28 ：
そういや中性子星がぶっ壊れた欠片とか聞いた事ねぇな
中性子星同士が合体した時に壊れないのかしらん？

29 ：
>>28
中性子星物質は中性子星の重力で超圧縮されてるからな
破片になって中性子星から離れた瞬間に爆散しそう

30 ：
こんな星の中心とかブラックホールの特異点とか
よくこの空間が保持してられるな
歪みに歪んで穴が開きそうだが
重力と空間ってのは不思議だなあ

31 ：
>>28
中性子星の重力振り切って破片が飛び散るって
相当な衝突スピード無いと無理じゃね？
もう光速に近いようなのじゃないと

32 ：
>>30
局所的に空間(時空)が破綻したのをブラックホールと言うんだよ

33 ：
ブラックホールの出口はホワイトハウスにつながっているとかSFでよくあるけど、時空の歪みで窪みが深いけど底はあるんじゃないの？

34 ：
>>33
ましかよ！
出口でトランプが出迎えてくれるんか

35 ：
パルサーの発信源

36 ：
中性子星の地表に着陸したら
どうなるの？っと…

37 ：
中性子星の表面近くでは重力が大きすぎて時間がほぼ止まるって子供の頃に聞いた。
天然のタイムカプセルになるらすぃ

38 ：
周囲のいろんなものを引き寄せてあっという間に
半径20kmを超えそうと思ったが
太陽レベルの大きさが縮こまってるのなら
木星程度の大きさのものが引き寄せられてもほとんど変わらないか

39 ：
1cm^3が何億トンレベルになった星が
半径１０ｋｍもあるとか想像つかない
質量すごいだろうからぶつけたらすごいことになるだろうな
宇宙のピストルって感じだろうか

40 ：
つまり密度がすごいってことでしょ。
質量とか大きさよりも密度の高さってことがキーなんじゃないの？
そうなるとニュートリノの密度がこの世で一番高いってことになるの？

41 ：
>>37
ほぼ止まるほどの時間時間の引き伸ばしは無いだろ
相対論の時間引き伸ばしが顕著に表れてくるのは重力脱出速度が光速の９０％を超えるぐらいから
(９０％で２倍ぐらいの引き伸ばしだったかな)
中性子星は強大な重力ではあるが光速の３分の１の脱出速度なんで時間経過は宇宙空間(中性子星の外)の７０％ぐらいだそう
まあそれでも中性子星に７年いたら宇宙空間では１０年ぐらい経ってるって事だが

42 ：
>>41
考えてみた
中性子星に一度降り立つと脱出速度は光速レベルに・・・
ということはブラックホールでなくても、７年どころか永久に脱出はできない
その上、降り立つとフェルミ縮退して体が中性子になるおまけつき

43 ：
界王星だな

44 ：
ニューハーフ

45 ：
>>13
なにそれ想像できない
宇宙パネェなｗ

46 ：
　


＞量子力学によれば、フェルミ粒子である中性子には、パウリの排他律から複数の粒子が同一の状態を取れないという性質がある。
＞このため、粒子が取りうる状態の数が少なくなる超高密度状態においては、
＞エネルギーがそれ以上低くなることができない「中性子縮退」が起こると考えられている。


ブラックホールになる場合はこの先どうなるの？


　

47 ：
中性子同士が合体しても上限が13km
なのか？それ以上成長しない？つーか
それ以上質量が多くなるとBH化する？

48 ：
バカでかい原子核みたいなもんか？

49 ：
中精子

50 ：
>>1
地球と言うか太陽系って一世代前の恒星の爆発したガスからできたと言うじゃない
そしたら近くに見えない中性子星などあったりするのかな？

51 ：
1秒間に1000回転しても吹っ飛ばないほどの重力しゅごいいい

52 ：
中学性女子のスリットは12㎝

53 ：
【死刑ブーメランが安倍に刺さる】　オウム麻原彰晃　　＜刑死←2018→復活?＞　　世界教師 マ１トレーヤ
http://rosie.2ch.sc/test/read.cgi/liveplus/1531186354/l50


安倍はユダ！　大変な間違いを犯した！　知らないぞｗｗｗ

54 ：
中性子星の周りを超高速で円運動して重力と遠心力を拮抗させれば、かなり近い距離から観察出来るんじゃないか？
大気は重力強過ぎて超薄いだろうし、
地表は高重力だからつるっつるだろうな。

55 ：
恒星間戦争になったら
中性子星を盾にすれば、どんな攻撃も防げるよね。
核兵器なんて蚊ほども効果ないよね。

56 ：
質量が重力波に変わるということは、別世界が存在するという夢は半減したわけだ。

57 ：
超重力だからねー
そりゃ超潮汐力が来て超剪断力が超張力を産むからなー
超弱い力が効かないわなー
超ローレンツ変換して超量子化するとな

58 ：
重力崩壊ってなんか宇宙のロマンあるよね

59 ：
>>31
中性子星同士の衝突エネルギーは物凄いから
破片くらいは脱出速度の光速の1/3越えるんじゃないかな。
金とかの重元素は超新星でなく中性子星同士の衝突で生成されるって説もあるし、
少なくともシミュレーションでは多少散らばることになってると思う

60 ：
>>55
核弾頭なんか中性子星に近づくだけで潮汐力でバラバラにされるだろうな

61 ：
思ったよりは大きかった
100メートルくらいなのかと思っていた

62 ：
重力波の検出て凄いことだったのがわかる。

63 ：
この天体に衝突しただけで核爆発が起きて大量の放射線を撒き散らすらしい

64 ：
真面目な疑問なんだが、
中性子星の周囲は重力で空間が曲がってるわけで、
地球上の、ほぼ空間が曲がってない状態の半径12kmと比較するのは意味なくない？

65 ：
>>50
恒星の位置関係はコロコロ変わるから大昔はあったかもね・・
今発見されてる一番近い中性子星が400光年離れてるらしいけど、もっと近いのもありそうだな

66 ：
中性子だけでできてるとは。いかんせん信じがたい。

67 ：
>>27
衝突する前に素粒子レベルに分解されるよ(^^)

68 ：
>>41
ブラックホールは光速でも脱出できないと聞いたことがあるが
ブラックホールは時間が止まっているのだろうか

69 ：
中性子星同士の衝突で散らばった破片って何になるの？

70 ：
>>69
金銀ダイヤモンド

71 ：
>>68
外の我々から見るとブラックホールの表面、事象の地平面では時間が止まってる（ように見える）
じゃあその中の時間はどうなってんの？
って中性子星以上に理解不能だわブラックホールは

72 ：
>>64
内部は無重力だから中心からの距離には意味がある

73 ：
地球にある金や銀が中性子星の衝突でできた残骸だとしたら
この地球に対して壮大なロマンを感じて来る
宇宙では日常茶飯事のありきたりなことかもしれんが

74 ：
>>32
やっぱ破綻してるのか
でも破綻って何だ？何が破綻してるんだ？
時空？破綻してることだけは確かなの？
よくわからんがとにかく面白い

75 ：
ところで、誰か教えて。

「重力波が観測された → 重力子が存在」はどの程度確実なの？

76 ：
>>54
観察する前に即死する
放射線のレベルがハンパねーから

77 ：
>>75
関係ない

78 ：
こんなのもんが太陽系内に紛れ込んで来たら……
想像するだけで恐ろしいわ

79 ：
中性星ぐらいになると重力での空間ゆがみが結構大きくなるから
サイズはそれを考慮しないといけなくないか？

距離って単位時間で光が進む長さだろ？空間で時間が歪むから

80 ：
小豆島くらいか？

え・・・なんでそんなカスみたいな天体を遥か彼方なのに調べられる！？

81 ：
>>79
内部は無重力だから中心からの距離には意味がある

82 ：
KAGRAの稼働っていつからだっけ

83 ：
BHも関心をそそるその構造や存在は兎も角、地球近くに来て欲しくいとは全く思わないけど
中性子星も恐ろしいよ。地球の近くに来て欲しいとはとても言えない

https://www.youtube.com/watch?v=EQ3J9Yx_tpk

84 ：
中性子星って外側はツルッツルで中身はギッチギチなんだろうなあ

85 ：
>>72>>81
空間は無重力とか関係なく物質があると歪む
物質の密度が高ければそれだけ歪みも大きい
だから内部のほうが時間の進みも遅くなる

そういう意味じゃ外から見る半径と実際に掘って測った距離には違いがでる
特にブラックホールみたいなやつは無限大の深さになるはず
でも外から見る分には12㎞でなんの問題もない

86 ：
>>85
内部が無重力であることと時空の曲率が非ゼロであることは両立しないんだが

87 ：
1個欲しい

88 ：
すまん
球殻じゃないから距離は変わるな

89 ：
おまえらなんでそうたまに頭いいんだよ

90 ：
>>77
ありがとう。じゃ、今度は

「重力波が観測された → 重力は量子化可能」はどの程度確実なの？

91 ：
>>34
なにその子育て米ドラマ

92 ：
>>90
何も関係ない

93 ：
重力波から算出した最後の公転距離が中性子星の直径になるんかな。

94 ：
>>68
止まっているよ。ブラックホール中心部は事実上の時空の果て。

95 ：
ゴムゴムみたいやな

96 ：
>>59
ほ～ん、なら中性子が塊になるにはある程度の量が必要かもしれないってことか
でその量を下回ると中性子→陽子変換して更に核分裂してある程度の重元素になると

もし中性子の塊10mとか宇宙を漂ってるとこえーなと思ったんだがその心配はないのか

97 ：
要するに、俺の鼻糞レベルの星が、太陽系を見て全て飲み込むレベルより、
凄いのが中性子なのか？よく理解出来ないや(^.^)

98 ：
その1mlあたり10億トンの中性子の塊を、いきなり地球上に転送してきたら何が起こるんだろー？

重力から開放されて数kmの中性子の塊に膨張してから、
周囲の物質と猛烈な核爆発を起こしながら地球の中心に向かって落っこちていくのかな？
それとも地球もろともアサッテの方向に吹っ飛んでいくかな？

99 ：
陽子はどこに行っちゃうの？
電荷高すぎて収縮過程で互いに弾けとんじゃう？

100 ：
これって中性子星の取り得る質量範囲は今までの議論と変わらないってことでいいのかな
質量が大きくなるとコアにクウォーク部分ができたり、それ以外の部分も密度上昇するってことか
白色矮星とかだと質量大きいほど半径小さくなるってはなしだが


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