Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

9 frågor/svar hittade

Ljud-Ljus-Vågor, Universum-Solen-Planeterna [19956]

Fråga:
Hej! I en tidningsartikel nämns att "radioblixtar" (från andra galaxer?) är ett fenomen som är oförklarat och att "När radiopulsen når jorden har signalen i viss mån spridits ut och de kortaste radiovågorna anländer först." Formuleringen tycks visa att hastigheten hos vågen är större för kortare vågor(högre frekvens). Är det så i verkligheten? (Text i SvD 1/11 - 15)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ja, det är korrekt. Pressreleasen finns i länk 1. Här är originalartikeln: http://mnras.oxfordjournals.org/content/447/1/246

Som du antyder är dispersionen normalt så att korta våglängder bromsas mer än långa våglängder - blått bryts mer är rött, se nedanstående figur och Dispersion_(optics)#Material_dispersion_in_optics .

Radiovågor från t.ex. pulsarer bromsas av framför allt fria elektroner, men då påverkas längre våglängder mer än kortare (anormal dispersion), se Pulsar#Probes_of_the_interstellar_medium och Dispersion_(optics)#Dispersion_in_pulsar_timing .

Genom att mäta ankomsttiden för olika våglängder kan man, med en modell för tätheten av fria elektroner, bestämma avståndet till objektet, se länk 2.



/Peter E

Nyckelord: neutronstjärna [9]; ljusbrytning [23];

1 http://www.ras.org.uk/news-and-press/2578-cosmic-radio-burst-caught-red-handed
2 http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/P/Pulsar+Dispersion+Measure

*

Universum-Solen-Planeterna [19187]

Fråga:
Hej! I en tidningsnotis, DN 20/10-13 m källa Nature, nämns en ny typ av supernovor, ev magnetisk neutronstjärna, som roterar med nästan 1000 varv per sekund. Vad är en magnetisk neutronstjärna? varifrån får den sin magnetism? Med då hög fart borde relativistiska effekter uppträda på ytan. Märks sådana?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Artikeln som ligger till grund till DN-notisen finns under länk 1 (endast för prenumeranter).

Alla stjärnor har mer eller mindre starka magnetfält -- solens yttrar sig bland annat i solfläckarna. När en stjärna kollapsar till en neutronstjärna (vid ett supernovautbrott) "fryses" fältlinjerna och följer med kontraktionen och skapar ett mycket starkt magnetfält hos neutronstjärnan. Det finns även alternativa scenarier speciellt för neutronstjärnor med starkt magnetfält, se länk 2.

Man spekulerar att en typ av mycket ljusa supernovor drivs av magnetfältet och mycket snabb rotation.

Ja, det finns relativistiska effekter (speciella och allmänna) men jag vet inte om de kan observeras direkt. En effekt är att man om man kom tillräckligt nära skulle se en del av neutronstjärnans baksida p.g.a. ljusets böjning i det starka gravitationsfältet.

Se även Neutron_star .

Bilden nedan från Crab_nebula av supernovaresten Krabbnebulosan är sammansatt med falska färger av bilder från rymdteleskopen Chandra (röntgenstrålning), Hubble (synligt ljus), and Spitzer (infrarött ljus). Mitt i nebulosan kan man i blått/vitt (röntgenstrålning) se en ring och en s.k. jet (nedåt åt vänster) som är karakteristiska för snabbt roterande objekt.



/Peter E

Nyckelord: supernova [13]; neutronstjärna [9];

1 http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7471/full/502310a.html
2 http://www.researchgate.net/post/What_is_the_origin_of_the_magnetic_field_of_a_neutron_star

*

Universum-Solen-Planeterna [17999]

Fråga:
Hej! I radio och i tidningen (idag) rapporteras om en planet av diamant i ett fjärran solsystem. Planeten kretsar snabbt kring en pulsaren och dess höga hastighet gör att de inte sugs in i varandra. (Det hela ryms inom en volym mindre än vår sol.) Stämmer detta att de inte kommer att slås ihop? Kommer de att glida isär istället? Energi strålar ju ut ur systemet via ljus om inte annat och systemet torde väl därmed inte vara stabilt under lång tid om än under en kort?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
För det första låter en planet av diamant lite väl fantasifullt. Det har dom nog hittat på för att piffa upp pressreleasen.

Nej, planeten kommer att ramla ner på neutronstjärnan (pulsaren) eftersom, som du säger, energi strålar ut ur systemet i form av gravitationsstrålning, se fråga 473 .

När planeten träffar neutronstjärnan kommer neutronstjärnans rotationshastighet att öka, se fråga 15305 .
/Peter E

Nyckelord: neutronstjärna [9];

1 http://www.svd.se/nyheter/utrikes/astronomer-har-upptackt-planet-av-diamant_6418092.svd
2 http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/08/scienceshot-diamond-planet-orbits.html?ref=hp

*

Partiklar [17998]

Fråga:
Hej! Neutroner faller sönder av sig själva, de är instabila. Men neutronstjärnor borde då ganska snabbt försvinna. Är neutronerna i en neutronstjärna stabila?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sitt liv stöter bort sina yttre lager inträffar en gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. En typisk neutronstjärna är endast ca 20 km i diameter, men har en massa motsvarande 1.4-3 solmassor. Detta innebär att neutronstjärnan har en densitet som är omkring 1 miljard ton per kubikcentimeter. Gravitationsfältet vid stjärnans yta är tvåhundra miljarder gånger starkare än på jorden, vilket ger en flykthastighet på ungefär 100 000 km/s. (Se nedanstående bild och Neutronstjärna )

Neutronstjärnor består av mer än neutroner, t.ex. elektroner, protoner och neutronrika tyngre kärnor. Eftersom en neutronstjärna är mycket liten (några kilometer) är alla lågt liggande elektrontillstånd upptagna. De övriga neutronerna kan då inte sönderfalla eftersom energin inte räcker för att befolka lediga tillstånd. Så, kort sagt, neutronerna i en neutronstjärna är stabila. Eller snarare, de sönderfaller men återbildas genom

proton + elektron --> neutron + neutrino



/Peter E

Nyckelord: neutron [4]; neutronstjärna [9]; betasönderfall [14];

*

Universum-Solen-Planeterna [15305]

Fråga:
Om material faller in på en pulsar, hur kan det komma sig att det får pulsaren att rotera snabbare?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag har hittat fakta om pulsarer. Det står att om en pulsar befinner sig i ett dubbelstjärne-system, så kan sekundärstjärnan överföra materia till pulsaren. Detta kommer att leda till att pulsaren kommer rotera snabbare. Hur kommer det sig? Den borde väl rotera långsammare, med tanke på rörelsemängden.
/August B, Ebersteinska, Norrköping

Svar:
Det är kanske inte helt lätt att förstå, men överföringen av massa från en mindre komponent får faktiskt neutronstjärnan (=pulsaren) att rotera snabbare, se länk 1 och den rudimentära Wikipedia-artikeln i Neutron_star_spin-up .

Material från stjärnan kommer att samlas i en skiva som innan den kommer i kontakt med pulsaren roterar enligt Keplers lagar - ungefär som Saturnus´ ringar . Se nedanstående figur hur det kan tänkas se ut.

Vi tillämpar Keplers tredje lag

på en partikel som rör sig 20 km från neutronstjärnans centrum. Neutronstjärnan är mindre än detta, så partikeln rör sig fritt i en keplerbana. Om vi mäter massan i solmassor, omloppstiden P i år och avståndet a i astronomiska enheter (AE) får vi:

(P2/a3)*(m1+m2) = 1

Om partikeln har en liten massa och neutronstjärnan en massa av 3 solmassor får vi:

P2 = a3/3

Avståndet a i AE blir

a = 20/150,000,000 = 1.33*10-7

Omloppstiden blir

P = sqrt((1.33*10^(-7))^3/3)*365.24*24*60*60*1000 = 0.88 millisekunder

Även en nybildad pulsar spinner långsammare än detta, så när partikeln får kontakt med pulsaren (genom magnetfältet eller kontakt med ytan), så kommer den att få pulsaren att rotera snabbare.



/Peter E

Nyckelord: neutronstjärna [9]; Keplers lagar [13];

1 http://www.nature.com/nature/journal/v304/n5925/abs/304421a0.html

*

Universum-Solen-Planeterna [13611]

Fråga:
Om neutronstjärnors rotationshastighet
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag undrar en sak, jag har diskuterat en sak med mina kollegor och det rör rotationshatigheten hos neutron-stjärnor. Jag hävdade att deras ökade rotations hastighet beror på samma fenomen som blir om man sitter i en kontorsstol och snurrar med benen rakt utsträckta och sedan drar in dem, hastigheten ökar. Vid en kollaps av en stjärna minskar radien snabbt och rotationen ökar pga minskat rotations moment. Eller?
/Johan A, Hmm, Linköping

Svar:
Johan! Du har helt rätt! Den snabba rotationen hos neutronstjärnan beror på att rörelsemängdsmomentet hos den urspungliga stjärnan måste bevaras.

Låt oss bara som ett räkneexempel se hur snabbt solen skulle rotera om den blev en neutronstjärna (det blir den inte i verkligheten eftersom minsta massan för en neutronstjärna är c:a 1.4 solmassor).

Solens rotationstid är 25 dygn, dvs 25*24*60*60 s = 2 106 s
Solens radie är 1.39 106 km

Eftersom en neutronstjärna har en radie av c:a 10 km blir krympningsfaktorn c:a 105. Rörelsemängsmomentet går, om massfördelningen bevaras, som v*r där v är rotationshastigheten och r är radien. Om radien minskar med en faktor 105 så måste rotationshastigheten öka med samma faktor.

Eftersom rotationstiden t ges av

t = 2*p*r/v

kommer den att minska med en faktor 1010. Rotationstiden blir då

2 106 * 10-10 = 2 10-4 s

dvs 0.2 millisekunder. I själva verket skall man bara räkna med de centrala delarna av stjärnan, och en del av rörelemängdsmomentet försvinner med utslungad massa. Man tror att en nybildad neutronstjärna kan ha en period på ner mot 1 millisekund. Genom växelverkan mellan neutronstjärnans enormt starka magnetfält och omgivande gas kommer neutronstjärnan ganska snabbt att bromsas upp. Vi kan observera neutronstjärnor som s.k. pulsarer (normalt i radio-området) med perioder mellan några millisekunder och några sekunder.

Animeringen nedan visar hur man föreställer sig en neutronstjärna. Det mycket starka magnetfältet ligger inte i samma riktning som rotationsaxeln. Magnetfältet tvingar laddade partiklar in mot de magnetiska polerna. När partiklarna träffar neutronstjärnan orsakar de ett "norrsken" av radiostrålning, synligt ljus eller röntgenstrålning. Dessa "norrsken" följer med i rotationen, så att den strålning vi ser kommer att variera med en mycket kort period. Vi har vad vi kallar en pulsar.

Länk 1 ger lite information om rotationen. Fråga 12527 behandlar rörelsemängdsmoment. Introduction to neutron stars och An Introduction to Pulsars ger allmän information om neutronstjärnor.



/Peter E

Se även fråga 15305

Nyckelord: neutronstjärna [9]; rörelsemängdsmoment [12];

1 http://www.astronomynotes.com/angmom/s2.htm

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12968]

Fråga:
Hej. Jag vet inte om det är tänkt att lärare skall få ställa frågor här, men jag testar:

Vi vet att det är Pauliprincipen (för neutronerna) som hindrar neutronstjärnor från gravitationell kollaps. Hur hänger detta ihop när vi vet att det bara finns fyra typer av växelverkan/krafter? Är Pauliprincipen kopplad till någon av de fyra krafterna(möjligen e-m-kraften i så fall), eller är den att betrakta som en typ av växelverkan som är av helt annorlunda slag?

Går det att beräkna "Pauli-repulsionens" styrka, d.v.s. i någon mån översätta den till en kraft, så att man kan jämföra den kvantitativt med gravitationskraften och se att de är lika stora?
/Svante B, Polhemsgymnasiet, Göteborg

Svar:
Svante! Naturligtvis får lärare fråga! Tala om med data (åldern brukar vara avslöjande ) att ni är lärare så kan vi anpassa svaret bättre.

Pauliprincipen har inget att göra med någon av de fyra kraftverkningarna. Det är helt enkelt en egenskap hos fermioner (partiklar med halvtaligt spinn) att de inte trivs i samma kvanttillstånd som en annan identisk fermion. Varför det är så och varför bosoner (partiklar med heltaligt spinn) inte lyder pauliprincipen - utan stortrivs i samma tillstånd - vet vi helt enkelt inte.

Även vita dvärgstjärnor hålls upp av pauliprincipen, men då för elektroner. Om en stjärna har en massa som är större än gränsmassan för en vit dvärg (ungefär 1.4 solmassor), kommer pauliprincipen att tvinga elektronerna att ha så hög rörelseenergi att de kan initiera reaktionen

e- + p+ --> n + v

Elektronerna försvinner alltså och stjärnan kollapsar till en neutronstjärna. Om den övre massgränsen för en neutronstjärna överskrids, så kommer händelsehorisonten (gränsytan till ett svart hål) att innesluta materien och sluka den. Huruvida neutronerna inne i ett svart hål lyder pauliprincipen vet vi inte - se länk 1 nedan för de egenskaper som ett svart hål kan ha. Nedanstående video finns på länk 2.

Disclose.tv - Crab Pulsar

Spinning at 1800 rpm, the neutron star at the center of the Crab Nebula contains 2 solar masses crushed into a body only 6 miles in diameter. This movie was made by the Chandra X-Ray telescope, showing the neutron star, and rippling disturbances created by its magnetic field. Audio is a real-time recording of the radio signal from the pulsar. The star's magnetic field focuses radio emission into a beam which rotates like a light house beacon.

/Peter E

Se även fråga 12919

Nyckelord: neutronstjärna [9]; pauliprincipen [10]; kraftverkningar [9];

1 http://zebu.uoregon.edu/~soper/StarDeath/end.html
2 http://www.disclose.tv/action/viewvideo/15383/Crab_Pulsar/

*

Universum-Solen-Planeterna [10534]

Fråga:
Hur ser en pulsar ut om man studerar den med teleskop? Ser man att den roterar fort?
/Staffan J, Linköping

Svar:
De flesta pulsarer skickar ut så lite ljus att de inte alls syns i ett teleskop. Ett undantag är pulsaren i Krabbnebulosan. Den blinkar 30 gånger i sekunden, vilket är så snabbt att ett mänskligt öga skulle uppfatta ljuset som kontinuerligt. Det är ungefär som en TV blinkar. På ett fotografi ser den ut som en vanlig stjärna (se länk 1). Krabbpulsaren är en snabbt roterande neutronstjärna, resten av en supernovaexplosion som syntes år 1054. Bilden visar en animerad bild som är framställd av ett antal bilder tagna i mycket snabb följd, se länk 2.



/KS

Nyckelord: neutronstjärna [9];

1 http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap010602.html
2 http://www.seds.org/messier/more/m001_pulsar.html

*

Universum-Solen-Planeterna [473]

Fråga:
Har man någonsin lyckats registrera en "gravitationsvåg"? Jag tycker att med denna massdilationsutbredning borde det även medfölja en tidsdilationsutbredning såväl som en längdkontraktionutbredning vilket enligt min åsikt skulle göra det omöjligt att registrera en sådan händelse. Allt enligt gängse formler inom relativitetsteorin.
/

Svar:
Man har ännu inte lyckats detektera någon gravitationsvåg och det kommer förmodligen att dröja ännu ett tag innan man har konstruerat en tillräckligt känslig detektor. Gravitationsvågor utsänds t ex av två stjärnor som cirkulerar runt varandra. Man har observerat att sådana system förlorar energi vilket tolkas som ett indirekt bevis för att dessa vågor existerar. Nobelpriset i fysik delades 1993 ut till forskare som studerat detta för neutronstjärnor, se nedanstående bild och The Nobel Prize in Physics - Laureates och The Binary Pulsar PSR 1913+16 .

Se vidare PSR_1913+16 och Gravitational_wave .

Figuren nedan visar hur omloppstiden hos systemet PSR 1913+16 minskar (punkter med felstaplar). Den heldragna linjen är förutsägelsen från den allmänna relativitetsteorin. Överensstämmelsen och avsaknaden av en alternativ modell som kan förklara vart den förlorade energin tar vägen är alltså ett mycket starkt indirekt bevis för att gravitationsvågor existerar.

Läs: I Svenska fysikersamfundets årsbok "Kosmos" från år 1994 finns en beskrivning av den forskning som ledde till de med Nobelpriset belönade upptäckterna. Speciellt starka gravitationsvågor kommer från supernovaexplosioner eller då två svarta hål kolliderar. Även när de stora svarta hål, som troligtvis finns i centrum av de flesta galaxer, "glufsar i sig" tunga stjärnor så får man gravitationsvågor med stor amplitud. Vad är en gravitationsvåg? Enligt Einstein är den fyrdimensionella rum-tiden krökt. För närmare diskussion av detta se tidigare svar! En gravitationsvåg är en störning i krökningen som utbreder sig. Där vi befinner oss så är rum-tiden nästan helt plan. När en gravitationsvåg kommer så förändras krökningen momentant, ungefär som krökningen på vattenytan ändras när en våg passerar. Detta leder till att kroppar drar ihop sig eller sträcker ut sig. I en detektor för sådana vågor använder man denna effekt. Om jag förstår Din fråga rätt så menar Du att detta inte går att detektera. För att mäta en längdförändring hos detektorn måste man ju i princip använda en måttstock. Men måttstocken påverkas ju på samma sätt som detektorn. Alltså går det inte att detektera någon våg. Det är ett helt relevant påpekande. I de detektorer som byggs mäter man längdförändringar med hjälp av interferens mellan ljusstrålar. Om man räknar noga på hur ljuset påverkas av gravitationsvågen så visar det sig att man verkligen får en effekt. Den är dock oerhört liten och mycket svår att detektera.

Läs: Jag kan rekommendera boken "Black holes and time warps" av Kip S. Thorne. Det är den bästa populärvetenskapliga bok jag (GO) läst och den innehåller bl a ett kapitel om gravitationsvågor och detektionen av dem.



/Gunnar O/Peter E

Nyckelord: gravitationsvågor [10]; relativitetsteorin, allmänna [26]; neutronstjärna [9];

1 http://www.forskning.se/nyheterfakta/nyheter/pressmeddelanden/tungpulsargereinsteinrattansalange.html
2 http://www.sciencemag.org/content/340/6131/1233232

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7181 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-26 10:23:43.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.