Een bizarre ster is ofwel de lichtste neutronenster ooit gevonden, of iets nog vreemder

Wanneer bepaalde grote sterren al hun nucleaire brandstof opgebruiken en sterven, storten ze in en ontploffen, waardoor een supernova ontstaat. Deze gebeurtenissen aan het einde van hun leven behoren tot de meest energetische in het universum en sturen zware elementen zoals ijzer en goud de ruimte in. Als een ster massiever is dan onze zon, maar niet te zwaar om een ​​zwart gat te worden, kunnen de atomen in de ster op zichzelf instorten – waardoor een zware, draaiende bal in de ruimte ontstaat van enkele kilometers breed maar toch meerdere keren zo massief als onze zon, en volledig gemaakt van neutronen geboren uit elektronen en protonen die samen zijn geslagen.

De resterende kern wordt een neutronenster genoemd en ze is zo dicht dat een lepel van dit stermateriaal ongeveer 1 miljard ton zou wegen. De natuurkunde begint freaky te worden bij deze magnitudes: sommige neutronensterren draaien zo snel dat ze meer dan 700 keer per seconde roteren, wat betekent dat een enkel punt op het oppervlak door de ruimte beweegt met ongeveer een vijfde van de snelheid van het licht. Neutronensterren trotseren ook de typische wetten van de deeltjesfysica: een op zichzelf staand neutron kan binnen een uur vervallen, maar wanneer ze zijn gebonden in een dichte bal ter grootte van een kleine asteroïde, hebben ze voor zover we weten geen halfwaardetijd meer .

Al deze dichte exotische materie kan enkele van de meest intense elektromagnetische energie genereren van elk object dat de mensheid kent. In sommige gevallen kan het magnetisme 100 miljoen keer tot 1 biljard keer sterker zijn dan het magnetische veld van de aarde. Vanuit ons Aards perspectief lijkt deze draai te knipperen. We noemen dit pulsars, die erg handig zijn voor het maken van voorspellingen in de astronomie.

Maar zelfs bij de meest freaky sterren in het universum kunnen de dingen vreemder worden. Een type neutronenster dat een centraal compact object (CCO) wordt genoemd, klinkt misschien als een soort accessoire voor een mobiele telefoon, maar ze zijn zelfs naar de maatstaven van dit interstellaire object bizar.

De kleinste, lichtste neutronenster die is vastgelegd, lijkt de schuine naam HESS J1731-347 te zijn, ontdekt rond 2007. Het is een CCO omgeven door stofwolken en ongeveer 8.000 lichtjaar verwijderd van de aarde. Een nieuwe analyse van HESS J1731-347 door astronomen van het Institut für Astronomie und Astrophysik in Tübingen, Duitsland, heeft zelfs nog vreemdere fysica over deze neutronenster onthuld.

Deze analyse kan ons begrip van de oorsprong en de fysica van neutronensterren herschrijven, beweren de auteurs.

Met behulp van röntgenstralen en zwaartekrachtsgolfmetingen hebben de astronomen vastgesteld dat HESS J1731-347 ofwel „de lichtste neutronenster is die we kennen, of een ‚vreemde ster‘ met een meer exotische toestandsvergelijking“, rapporteren ze in het tijdschrift Nature Astronomy. Onder deze omstandigheden zou de druk op atomen zo groot zijn dat het de neutronen van atomen zou oplossen in nog meer elementaire samenstellende delen, en de vorming van vreemde quarks mogelijk zou maken, een bizar soort quark dat zelden in ons universum wordt gezien. (Zodra meer over vreemde quarks.) Zo’n object is terecht een ‚vreemde ster‘ genoemd.

„Onze massaschatting maakt de CCO in HESS J1731-347 de lichtste neutronenster die tot nu toe bekend is, en mogelijk een meer exotisch object – dat wil zeggen, een ‚vreemde ster‘-kandidaat“, schrijven Victor Doroshenko, de hoofdonderzoeksauteur en zijn collega’s, schrijven . „Zo’n lichte neutronenster, ongeacht de veronderstelde interne samenstelling, lijkt een zeer intrigerend object vanuit een astrofysisch perspectief.“

In feite kan deze analyse ons begrip van de oorsprong en fysica van neutronensterren herschrijven, beweren de auteurs, waarbij ze schrijven dat „modellen die het massaverlies van de proto-neutronenster beschrijven na de ineenstorting van de supernovakern misschien opnieuw moeten worden bekeken.“

Het lijkt er inderdaad op dat we nog steeds veel leren over hoe neutronensterren ontstaan. Als de metingen van HESS J1731-347 correct zijn, zou dit de voorwaarden voor vreemde quarks kunnen aanwakkeren.

Vreemde quarks doen hun naam echt eer aan. Quarks zijn fundamentele componenten van materie, deeltjes die zo klein zijn dat ze niet kleiner kunnen worden afgebroken. Atomen zijn gemaakt van protonen, neutronen en elektronen, maar elk van deze componenten is op zijn beurt gemaakt van quarks – met name up- en down-quarks, die clusteren in triaden om normale materie te vormen zoals we die kennen. (Protonen zijn gemaakt van twee up-quarks en een down, terwijl neutronen zijn gemaakt van twee down-quarks en één up.)

Alles wat je ooit hebt aangeraakt, is gemaakt van elementen die zijn gemaakt van atomen die volledig zijn gemaakt van up-quarks en down-quarks – samen met elektronen en krachtdragerdeeltjes die ze bij elkaar houden. De andere vier soorten quarks – vreemde, charm-, top- en bodemquarks – worden zelden waargenomen en worden nauwelijks gemaakt, behalve in deeltjesversnellers en willekeurige energetische gebeurtenissen in het universum. De materie die deze exotische quarks vormen, is meestal van zeer korte duur en vervalt snel in meer bekende delen van het universum.


Wil je meer gezondheids- en wetenschappelijke verhalen in je inbox? Abonneer u op Salon’s wekelijkse nieuwsbrief The Vulgar Scientist.


In tegenstelling tot atomen, die eenzaamheid kunnen verdragen, houden hun samenstellende quarks er niet van om alleen te zijn, dus natuurkundigen vinden ze zelden alleen. Dat is de reden waarom wetenschappers gigantische deeltjesversnellers bouwen, zoals de Large Hadron Collider, om protonen naar elkaar te blazen en toe te kijken hoe de quarks wegdraaien.

Vreemde quarks worden zo genoemd omdat ze een langere halfwaardetijd hebben dan verwacht, maar ze zijn nog steeds niet erg stabiel, vooral in vergelijking met elektronen. Als vreemde quarks in grote hoeveelheden in het universum voorkomen, is dat waarschijnlijk ‚alleen waar bij belachelijk hoge druk‘, zoals het Pasayten Institute, een natuurkundig opleidingscentrum, het uitdrukte. „Het is bijvoorbeeld mogelijk dat ze in neutronensterren bestaan.“

Nu lijkt het erop dat we nog sterker bewijs hebben dat dit mogelijk is.

Er werd niet eerder aangenomen dat neutronensterren zo klein zouden kunnen zijn als HESS J1731-347, dus zelfs als de vreemde-stertheorie niet uitkomt, is dit hoe dan ook nog steeds een rare neutronenster. Het zal astrofysici nodig hebben om enkele van hun dominante theorieën over hoe en waarom neutronensterren worden gevormd, te heroverwegen. Met andere woorden, of het nu een de facto „vreemde ster“ gemaakt van vreemde quarks, deze ster is buitengewoon vreemd – in de informele, niet-quark zin van het woord.

Lees verder

over rare dingen die in het universum gebeuren

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert