Hvordan kan man se forskel på et sort hul og en neutron-stjerne?

Præsentationer af emnet: "Hvordan kan man se forskel på et sort hul og en neutron-stjerne?"— Præsentationens transcript:

1 Hvordan kan man se forskel på et sort hul og en neutron-stjerne?
Sort hul eller ej? Hvordan kan man se forskel på et sort hul og en neutron-stjerne? Søren Brandt, DTU Space

2 Kompakte objekter Tunge stjerner ender deres korte liv i en supernova eksplosion når stjernens indre kollapser De tunge grundstoffer spredes Der er tre muligheder for ”resterne” i det indre: Neutron-stjerne Sort hul Ingenting (alt spredes) Krabbe-tågen i stjernebilledet Tyren. Supernova i 1054

3 Neutron-stjerne Radius: ~10 km Masse: ~1.4 solmasser (max 3 solmasser)
Tæthed: ~1014 g/cm3 = 100 millioner tons/cm3 (svarende til en isterning på 1 kilometer presset sammen til almindelig lille isterning) Tyngdefelt: ~1011 g 100 milliarder gange jordens tyngdefelt drop et 10 grams lod → 10 kt TNT energi eller energien i atom-bombe Magnetfelt: typisk Gauss 100 millioner – 1000 milliarder gange jordens felt

4 Hvad er et sort hul? Et område af rum-tiden med så kraftigt et tyngdefelt, så intet kan undslippe (selv ikke lys) Hvor findes de sorte huller: ”små” – nogle sol-masser: rester efter supernova eksplosioner i dobbelt-stjerne systmer ”store” – millioner eller milliarder af solmasser: galakse-centre (inklusive Mælkevejen) Schwarzschild radius (point of no return): ~3 km x M/MSol ~ 8 mm for jorden

5 Hvordan kan man ”se” et sort hul eller en neutron-stjerne?
I dobbelt-stjerne systemer kan stof falde ned i ”hullet” eller på neutron-stjernen. Tyngde-energien varmer stoffet op til ( Kelvin) Röntgen-glødende temperaturer i en ”opsamlings-skive”.

6 Neutron-stjerne vs. Sort hul
Masse ~1.4 Msol >3 Msol ”radius” 10 km ~10-50 km Magnetfelt (typisk) G nej Fast overflade ja

7 Neutron-stjerne eller Sort hul??
Måle massen (men det er ikke så nemt) Forskelle i energi-spektrum og tidsvariationer i Röntgen-området (foretrukket metode, men model-afhængigt) Magnetfelt kan give regulære pulsationer når det kompakte objekt roterer (sikker metode → neutron-stjerne) Type I X-ray bursts (= kerne-eksplosion på overfladen) (sikker metode → neutron-stjerne)

8 Type I X-ray bursts Stof (brint og/eller helium) opsamles på neutron-stjernens overflade Under særlige omstændigheder detonerer dette H og He i enorm kerne-eksplosion Karakteristisk burst i Röntgen området Almindeligt på nogle neutron-stjerner (nu mere end 80 kendte burstere) Type I X-ray burst fra X observeret med JEM-X (100 sekunders data)

9 Eksempel: XTE J Transient Røntgen-kilde opdaget i 1999 af NASA’s XTE satellit Dobbelt system med almindelig stjerne og kompakt objekt: neutron-stjerne eller sort hul? Røntgen-udbrud i 1999, 2001, 2003, 2005 2005 aktivitet observeret med INTEGRAL Ses i retning nær Mælkevejens centrum → afstand cirka lysår

10 JEM-X opdagede et burst 4/10 2005
1 minut

11 13 type I X-ray bursts fra XTE J1739-285 set med JEM-X
100 c/s 1 minut 1 minut 13 type I X-ray bursts fra XTE J set med JEM-X 100 c/s

12 JEM-X mosaik-billede af 13 bursts fra XTE J1739-285 (total cirka 200 sek data)
Mælkevejens Centrum 1 grad

13 Mosaik-billede af 13 bursts fra XTE J1739-285 (zoom)
0.1 grad Position for den konstante kilde fra NASA’s Swift

14 Konklusion Eksempel på den videnskabelige metode: man kan ikke bevise en teori, kun modbevise den Hold øjnene åbne: hvis man IKKE observerer bliver man IKKE klogere (selvom det modsatte desværre ikke altid er tilfældet) XTE J indeholder en neutron-stjerne, IKKE et sort hul (nummer 80 på listen over neutron-stjerner, der er X-ray burstere) Bortset fra det ... så er INTEGRAL satellitten godkendt af ESA frem til December (så vi holder røntgen-øjnene åbne på DTU Space)