.Neutron Stars Gone Wild: How Magnetars Get Their Insane Magnetic Power
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Starship version space science
.Neutron Stars Gone Wild: How Magnetars Get Their Insane Magnetic Power
야생으로 사라진 중성자별: 자기별이 미친 자기력을 얻는 방법
제네바 대학교 에서2025년 2월 28일, 자기장 선을 사용한 시뮬레이션된 자기장 자기장 선과 표면 온도가 있는 시뮬레이션된 자기타(온도는 색상에 따라 증가하며, 빨간색에서 노란색으로 변함). 출처: ©Raphaël Raynaud (LMPA/AIM/IRFU/DRF/CEA Saclay)
획기적인 시뮬레이션을 통해 자기별이 어떻게 형성되고 진화하는지 밝혀내 자기적 기원에 대한 핵심 미스터리가 해결되었습니다. 마그네타는 우주에서 가장 강력한 자기장을 가진 희귀한 유형의 중성자 별입니다 . 이 엄청나게 밀도가 높은 물체는 하이퍼노바, 빠른 전파 폭발, 감마선 폭발을 포함한 가장 극단적인 우주적 사건에서 핵심적인 역할을 합니다. 그 중요성에도 불구하고 그 기원은 여전히 미스터리로 남아 있습니다. 연구자들은 고급 수치 시뮬레이션을 사용하여 이제 이러한 자기적 거성을 형성하고 모양을 잡는 과정을 재현했습니다.
마그네타에 대한 새로운 통찰력을 제공하는 이 획기적인 발견은 Nature Astronomy 에 게재되었습니다 . Magnetars: 우주의 자기적 타이탄 수명이 다하면 태양 질량의 최소 8배인 별은 중력으로 인해 극적인 붕괴를 겪습니다. 이 붕괴는 초신성 폭발을 유발하여 별의 바깥층을 분출하고 핵은 격렬하게 수축합니다. 남는 것은 중성자별 입니다 . 우주에서 알려진 가장 밀도가 높은 물체입니다. 그 물질 중 티스푼 하나만 해도 무려 10억 톤, 에펠탑 10만 개에 해당합니다. 이 연구에서 시뮬레이션한 중성자별은 약장 자기별이라 불리는 중성자별의 관측 특성을 재현합니다. 대부분의 중성자별은 전파를 통해 감지되지만, 일부는 강렬한 X선과 감마선 폭발을 생성합니다. 마그네타라고 알려진 이 고자기성 중성자별은 엄청난 자기 에너지 방출로 인해 발생하는 것으로 여겨지는 방출을 생성합니다.
이 자기 에너지는 지구보다 1000억 배 더 강합니다. 마그네타 기원의 미스터리 마그네타의 자기장은 관련된 발광 현상에서 중요한 역할을 하기 때문에 과학자들은 그 기원을 이해하기 위해 노력하고 있습니다. 여러 이론이 제안되었지만 가장 유망한 이론은 폭발이 시작된 지 불과 몇 초 후에 프로토-중성자별에서 다이너모 작용을 통해 자기장이 생성된다는 것입니다. ''다이나모 작용은 충분히 복잡한 운동을 하는 플라즈마 와 같은 전도성 유체가 확산 효과에 대항하여 자신의 자기장을 증폭하고 유지할 수 있게 하며, 이는 이를 약화시킵니다.
이 증폭 효과는 의심할 여지 없이 태양이나 지구와 같은 대부분의 천체물리학적 자기장의 기원입니다.'' UNIGE 과학부 천문학과의 박사후 연구원이자 이 연구의 두 번째 저자인 폴 바레르가 설명합니다. ''다른 이론과 달리 이 이론은 많은 수의 수치 시뮬레이션으로 뒷받침됩니다.'' 새로운 자기성 형성 시나리오 이러한 발전기 중 다수는 효과적이려면 선조별의 핵이 빠르게 회전해야 합니다. 그러나 이러한 회전 속도는 관찰이 부족하여 잘 이해되지 않았습니다. 따라서 CEA Saclay의 천체물리학과에 있는 Paul Barrère와 연구원 Jérôme Guilet, Raphaël Raynaud는 대체 시나리오를 연구했습니다.
이는 초신성 폭발 중에 처음 방출된 물질 중 일부가 선조별을 회전시켜 나중에 별 표면으로 다시 떨어진다는 것을 시사합니다. Paul Barrère는 "이로 인해 새로운 형성 시나리오는 선조별 회전과 무관합니다."라고 말합니다. 이 원시 중성자별에서 자기장을 증폭하는 데 선호되는 메커니즘은 테일러-스프루이트 다이나모로 알려진 특정 유형의 다이나모입니다. ''이 메커니즘은 별 내부의 회전 차이와 자기장의 불안정성을 이용합니다. 이 다이나모는 별에서 일하는 연구자들에게 잘 알려져 있는데, 별의 핵 회전을 설명할 수 있기 때문입니다.''라고 연구자는 설명합니다.
마그네타 진화 시뮬레이션
이 새로운 시나리오는 관련성이 있지만, 초신성 폭발 후 처음 몇 초에만 초점을 맞추고 있으며, 이는 관찰된 자기별의 나이에 비하면 매우 짧습니다. 따라서 중성자별 진화를 전문으로 하는 뉴캐슬 대학과 리즈 대학의 과학자들과의 협력은 테일러-스프루이트 다이너모가 생성한 초기 복잡한 자기장을 품은 중성자별의 진화에 대한 최초의 수치 시뮬레이션을 백만 년의 시간 척도로 생성하는 데 중요했습니다. 폴 바레르는 "우리의 전문 지식을 결합함으로써 처음으로 원시 중성자별의 형성에 대한 연구와 진화된 중성자별의 진화에 대한 연구 간의 격차를 메웠습니다."라고 말했습니다.
이 연구에서 시뮬레이션한 중성자별은 2010년에 발견된 소위 약한 자기장 자기별의 관측적 특성을 재현합니다. 이 자기별은 고전적 자기별보다 10~100배 약한 자기 쌍극자를 가지고 있습니다. 따라서 이 연구는 이러한 자기별이 테일러-스프루이트 다이너모가 작동하는 초신성 물질의 강착에 의해 가속된 중성자 원시별에서 형성되었을 가능성이 있음을 보여줍니다. 자기타에 대한 이해의 획기적인 진전 ''저희의 연구는 자기타에 대한 이해에 있어서 큰 돌파구를 나타내며 다른 다이나모 효과 연구에 매우 흥미로운 새로운 관점을 열어줍니다.
저희의 결과는 각 다이나모가 복잡한 자기장 구성에 각인을 남기고 따라서 자기타에서 관찰된 방출에 각인을 남긴다는 것을 시사합니다. 테일러-스프루이트 다이나모가 저자기장 자기타와 관련이 있는 반면, 저희는 앞으로 다른 자기타와 관련된 메커니즘을 식별하기를 바랍니다.'' 폴 바레르는 결론을 내렸습니다.
참고문헌: Andrei Igoshev, Paul Barrère, Raphaël Raynaud, Jérome Guilet, Toby Wood 및 Rainer Hollerbach의 "원자 중성자별 Tayler-Spruit 발전기와 저자기장 자기성별 간의 연결", 2025년 2월 4일, Nature Astronomy . DOI: 10.1038/s41550-025-02477-y
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.New theory suggests star mergers produce universe's highest-energy particles
새로운 이론에 따르면 별의 합병으로 우주에서 가장 높은 에너지의 입자가 생성된다고 합니다
저자: James Devitt, New York University NYU 물리학자 Glennys Farrar의 새로운 논문은 우주의 가장 파국적인 사건, 즉 블랙홀을 형성하기 위해 합쳐지는 두 개의 중성자별을 이해하는 도구를 제공합니다. 위의 그림에서 두 개의 중성자별은 충돌 직전입니다. 출처: NASA Goddard Space Flight Center.
초고에너지 우주선은 우주에서 가장 높은 에너지 입자로, 그 에너지는 인간이 달성할 수 있는 에너지의 백만 배 이상입니다. 그러나 UHECR의 존재는 60년 동안 알려져 왔지만, 연구자들은 모든 관찰을 설명하는 그 기원에 대한 만족스러운 설명을 공식화하는 데 성공하지 못했습니다. 하지만 뉴욕대 물리학자 글레니스 패러가 도입한 새로운 이론은 UHECR이 생성되는 방식에 대한 실행 가능하고 검증 가능한 설명을 제공합니다.
"60년간의 노력 끝에 우주에서 가장 높은 에너지를 가진 신비한 입자의 기원이 마침내 밝혀졌을지도 모릅니다." NYU의 물리학과 대학 교수이자 Julius Silver, Rosalind S. Silver, Enid Silver Winslow 교수인 Farrar의 말입니다. "이러한 통찰력은 우주에서 가장 파국적인 사건, 즉 두 개의 중성자별이 합쳐져 블랙홀을 형성하는 사건을 이해하는 데 새로운 도구를 제공합니다. 이 과정에서 금, 백금, 우라늄, 요오드, 크세논을 포함한 많은 귀중하거나 이국적인 원소가 생성됩니다." Physical Review Letters 저널에 게재된 이 연구는 UHECR이 이진 중성자별 합병의 난류 자기 유출에서 가속된다고 제안합니다.
이는 최종 블랙홀이 형성되기 전에 합병 잔여물에서 분출됩니다. 이 과정은 동시에 강력한 중력파를 생성합니다. 일부는 이미 LIGO-Virgo 협업의 과학자들이 감지했습니다. 이 이미지는 최근 새로운 슈퍼컴퓨터 모델을 사용하여 시뮬레이션한 두 중성자별의 합병을 보여줍니다. 빨간색은 낮은 밀도를 나타냅니다. 녹색과 흰색 리본과 선은 자기장을 나타냅니다. 궤도를 도는 중성자별은 중력파를 방출하여 에너지를 빠르게 잃고 약 3회 궤도를 돈 후, 즉 8밀리초 이내에 합병합니다. 합병은 합병된 자기장을 증폭하고 뒤섞습니다.
블랙홀이 형성되고 자기장은 더욱 조직화되어 결국 짧은 감마선 폭발을 구동하는 제트를 지탱할 수 있는 구조를 생성합니다. 출처: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz 및 L. Rezzolla. 패럴의 Physical Review Letters 제안서는 UHECR의 가장 신비한 특징 두 가지를 처음으로 설명합니다. UHECR의 에너지와 전하 사이의 밀접한 상관관계 와 소수의 매우 높은 에너지 사건에서 나타나는 엄청난 에너지입니다. Farrar의 분석에서 나온 두 가지 결과는 향후 작업에서 실험적 검증을 제공할 수 있습니다. 가장 높은 에너지의 UHECR은 크세논과 텔루륨과 같은 희귀한 "r-프로세스" 원소에서 유래하며, 이는 UHECR 데이터에서 이와 같은 구성 요소를 찾는 데 동기를 부여합니다. UHECR 충돌에서 발생하는 매우 높은 에너지의 중성미자는 반드시 모체 중성자별 합병에서 생성되는 중력파를 동반합니다.
자세한 정보: Glennys R. Farrar, Binary Neutron Star Mergers as the Source of the Highest Energy Cosmic Rays, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.081003 저널 정보: Physical Review Letters 뉴욕대학교 제공
https://phys.org/news/2025-03-theory-star-mergers-universe-highest.html
메모 2503_011814,030253 소스1.분석중_【】
_[2-1】중력이 극대화되면 국소점을 가지며 이를 msbase.nk로 본다. 가장 큰 중력으로 국소점 희귀성으로 qpeoems.vix,smoals를 가지면 블랙홀이나 중성자 별이 등장한다.
nk.msbase가 일반적인 별이며 그 별이 양자 중력 qpeoms에 의해 중성자 별이 될때도, 여전히 전자기장을 가진다면 증성자 핵에 자기장이 형성하는 다이나모 작용으로 마그네타 nk로 변환될 수 있다. 허허. smolas 중성자 별에서 마그네타 별 nk(*) 정의역이 등장한다. 어허. nk.oms.vix.ain은 마그네타이다. value.sphare 국소점 밀집구의 극대의 극저온 표면과 국소의 극고온이 vix로 부터 붉은 색이 중심으로 가면서 점차 극고온의 마그네타의 키랄 대칭회로의 본질이 드러나는 노란색 선대칭 bar를
형성하게 된다. 어허.
≈≈≈≈=========
메모 2503020347 소스1.분석중_【】
_[3】무거운 원소 크세논과 텔루륨과 같은 희귀한 r-프로세스(oss) 원소에서 유래하며 매우 높은 에너지 UHECR.qms.qvixer의 고에너지, dark_energy는 초은하단을 형성하며 nk.mabase에 중력파를 동반한다. 어허. 이들이 nk.msbase.galaxy 별의 형성과정에 참여한다.
여기서 R-과정(R-process)은 높은 중성자 밀도 및 높은 온도를 지닌 방사성 물질의 중성자 포획 과정이다. R은 영어 rapid(빠른)를 나타낸다.
일반물질이 빠르게 중성자 구조체(oss)를 포획하여 암흑물질(가벼운 소립자나 무거운 원소로 가능 과정이 R-process로써 역할이 msbase.qpeoms 현상에 존재한다. 허허.
참고로, 천체입자물리학에서 초고에너지 우주선(ultra-high-energy cosmic ray, UHECR)은 운동 에너지가 1 × 10^18 eV 이상으로 불변 질량이 평소의 일반적인 우주선보다 매우 높은 자유에너지를 가진 우주선을 뜻한다.
극초고에너지 우주선(extreme-energy cosmic ray, EECR)은 운동 에너지가 그레이젠-자체핀-쿠츠민 한계(GKZ 한계)를 넘어선 5 × 1019(8 J) eV 이상의 에너지를 가진 UHECR를 말한다. 이 한계는 대략 1억 6천만 광년 정도를 여행한, 먼 거리에서 온 우주선 입자가 가진 최대 에너지 한계로 고에너지 우주선 입자가 우주 마이크로파 배경 광자의 산란으로 오는 동안 최소한의 에너지를 잃고 남은 에너지이다. EECR은 초기 우주에서 온 입자라고 말할 수는 없으나 우주론적으로 굉장히 "젊은" 편에 속한 것이라 할 수 있으며, 알려지지 않은 물리학적 과정을 통해 처녀자리 초은하단에서 방출하여 여행한 것으로 추정된다.
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