16 december 2018

Wat zou een theelepel neutronenster met je doen?

vergelijking neutronenster NYC

Vergelijking tussen een neutronenster en New York City.

Vandaag gaan we het hebben over de gevolgen van een levensgevaarlijke ruimtemissie: een reisje naar een neutronenster om een beetje van het neutronenspul mee te nemen. Ik kan je alvast vertellen dat zo’n missie de moeder der slechte ideeën zou zijn. Wat zou er namelijk gebeuren? Je gaat dood. Echt ontzettend dood. Laten we eens kijken hoe erg je dood zal zijn.Hoewel de naam “neutronenster” niet erg gevaarlijk klinkt, vergis je niet! Het zijn kleine, maar dodelijke, restanten van massieve sterren. Hoewel ze twee tot drie keer meer wegen dan de zon, past een neutronenster makkelijk binnen de stadsgrens van Amsterdam.Aangezien een neutronenster een idioot hoge dichtheid heeft, is de zwaartekracht ook enorm. Je zou eigenlijk verwachten dat het geheel zou instorten tot een zwart gat, en je hebt ook bijna gelijk. Dat is namelijk precies de reden waarom een neutronenster niet meer dan een stuk of drie zonnen kan wegen. Anders zou het inderdaad een zwart gat worden! Neutronensterren worden bijeen gehouden door een mysterieuze kracht dat “degeneratieve druk” wordt genoemd. Dit is eigenlijk een dure manier om te zeggen dat de neutronen schouder aan schouder op elkaar zijn gepakt en simpelweg niet verder samengedrukt kunnen worden. Dit is het gevolg van de beroemde Uitsluitingsprincipe van Pauli, dat stelt dat twee neutronen (of elektronen, of whatever) niet op exact dezelfde positie kunnen staan.Als je een gespreksonderwerp zoekt voor een verjaardag, dan is het handig om te weten dat witte dwergen ook bijeen worden gehouden door degeneratieve druk – in dat geval van elektronen i.p.v. neutronen. Deze degeneratieve druk is zo sterk, dat als je een superreuzenster hebt met een neutronenster als kern, en de envelop laat instorten, het geheel weer terug stuitert in de vorm van een explosie dat de helderheid van het gehele sterrenstelsel overtreft. Je kent dit proces waarschijnlijk als een supernova.

supernova

Maar wat zou er gebeuren als je dom genoeg bent om in de buurt van zo’n ding te komen?Jij en je schip zullen uiteen getrokken worden door de zwaartekracht en magnetische veldenHet landen op een neutronenster is ontzettend moeilijk. Neutronensterren kunnen duizend keer per seconde (!) om hun as draaien. Daarnaast hebben ze magnetische velden die tien miljoen keer sterker zijn dan dat van de aarde. Dit zal op meerdere manieren een negatieve invloed op je hebben. Ten eerste zal een magnetisch veld van dergelijke kracht vrijwel zeker alles vernietigen wat van ferromagnetische materialen is gemaakt (een duur woord voor dingen zoals ijzer om magneten van te maken), evenals alle computersystemen om zeep helpen.Verder zorgt de combinatie van de snelle rotatie en de krachtige magnetische velden ervoor dat een neutronenster feitelijk z’n eigen defensiesysteem heeft. Zo’n defensiesysteem heet een “pulsar” en ze bestaan feitelijk uit bundels van extreem energierijke straling die iedere fractie van een seconde het heelal in blazen. Daarnaast: heb je wel eens geprobeerd te landen op een planeet waarvan het oppervlak met duizenden kilometers per seconde ronddraait? Dat is een…… uitdaging! Maar stel je voor dat je toch zou kunnen landen op een neutronenster. Tuurlijk, de temperatuur zal zo’n miljoen graden zijn, maar dat is bepaald niet het grootste probleem. De zwaartekracht is namelijk zo’n 200 miljard keer sterker dan op aarde! Zelfs dat is niet het grootste probleem: het verschil in zwaartekracht tussen je hoofd en je voeten is zo’n 60 miljoen G. Je zal dus eerst uiteen getrokken worden en daarna samengeperst. Het bellen van 112 zal weinig nut hebben.In vergelijking met deze omstandigheden is het oppervlak van de zon het Hof van Eden – ik bedoel, als je wilt “landen” op onze moederster is de temperatuur ‘slechts’ 6000 graden en de zwaartekracht zo’n 27 G. Dat is, relatief gezien, helemaal niets!

Impressie van neutronenster J17480

Explosieve decompressie
Omdat ik houd van alle lezers van AstroBlogs, zal ik jullie wat langer laten leven. Laten we ervan uitgaan dat je toegang hebt tot de Enterprise met z’n transporters waarmee we een theelepel neutronenster rechtstreeks kunnen overstralen van de kern naar het laadruim. Ik zeg “de kern” omdat de korst een beetje saai is – het bestaat vooral uit ijzer. Als je het pure product wilt hebben, moet je dieper graven. Wat zal er dan gebeuren? Nou, nu wordt het pas écht leuk!Je moet je realiseren dat we het hebben over een dichtheid van zo’n 10 tot de macht 18 kilogram per kubieke meter! Dat betekent dat een theelepel neutronenster zo’n 10 miljard ton zal wegen. Dat is vergelijkbaar met het gewicht van een flinke berg!Binnen een neutronenster bestaat een fijn evenwicht tussen de enorme zwaartekracht van de ster en de degeneratieve druk van de neutronen. Zodra we de neutronen uit de ster halen, zijn alle remmen los. We hebben immers niet langer de zwaartekracht om de neutronen opeen te pakken en vergeet niet: de neutronen hebben een temperatuur van miljoenen graden! De gasdruk is dan ook enorm: zelfs al zou je een neutronenster naar een laadruim kunnen teleporteren, dan zal de plotselinge verandering van de druk ervoor zorgen dat het gas explosief zal uitdijen. Het resultaat is een druk van een biljard keer de luchtdruk op zeeniveau en een dichtheid van zo’n 10 miljoen keer dat van vast gesteente.Wees dus niet in het laadruim aanwezig als je een stukje neutronenster overstraalt. Ik kan dat niet vaak genoeg zeggen.

neutronenster

Een neutronenbom
Als we ervan uitgaan dat de expansie van de neutronen je schip niet zal vernietigen, wees dan niet te blij met jezelf: het ergste moet nog komen. Binnen een neutronenster zorgt de degeneratieve druk ervoor dat neutronen niet kunnen doen wat ze graag willen doen: vervallen. Neutronen kunnen lang meegaan als ze opgesloten zitten in een atoomkern, maar in hun eentje leven zo nogal kort. Na een minuut of tien zal een “los” neutron vervallen in een proton, een elektron en een anti-neutrino.Nou en, toch? Fout! We kunnen eindelijk gebruik maken van de beroemdste vergelijking in de gehele natuurkunde: E=mc^2. Dit kan ons vertellen hoeveel energie er vrijkomt met het verval van neutronen.Neem de massa van een neutron en trek daar de massa van het proton, het elektron en het anti-neutrino vanaf. Het verschil is het massaverlies, dat wordt omgezet in pure energie. In het geval van een neutron zal zo’n 0,08% van de massa worden omgezet in energie, en dat lijkt niet erg veel. Als je het echter vermenigvuldigd met het totale aantal neutronen in de theelepel, dan zal de totale hoeveelheid geproduceerde energie zo’n 10 tot de macht 27 Joules bedragen – ongeveer evenveel energie als de zon in 2,5 seconde produceert. Misschien weet je niet precies hoeveel energie dit is, dus laten we het op een andere manier brengen: dat is evenveel energie als 50 biljoen atoombommen! Vergeet niet dat de halfwaardetijd van een neutron zo’n 10 minuten bedraagt, wat betekent dat alles bijzonder snel aan z’n einde zal komen. Gefeliciteerd: je hebt een enorme atoombom naar je schip geteleporteerd. Succes. Bron: io9.

Reacties

  1. Remco H. zegt:

    Zeer interessant en vermakelijk artikel om te lezen, geweldig! Begrijpelijk geschreven en ondanks dat bijna niet te bevatten 🙂

  2. Erg leuk en grappig geschreven…Het is niet echt te bevatten, omdat de aantallen zo duizelingwekkend groot [of klein] zijn!

  3. Nee,,, dan toch maar een dagje naar het strand 🙂

    P.S.
    Heel leuk en vooral begrijpelijk geschreven, leest lekker weg en blijft nog hangen ook.

  4. het is van alles TUH,
    maar als nu heel zorgvuldig de nabijheidslimiet wordt opgezocht,
    is het dan nog steeds TUH,
    of zijn er dan opeens wel heel veel plusjes aan te ontfutselen. ??

    alle energiebronnen houden wij doorgaans op een afstandje,
    de enige waar wij middenin zitten, zijn wij zelf.

  5. Jopoe zegt:

    Dit was echt een enorm tof artikel om te lezen! Veel zaken die ik nog niet wist heb ik hier bijgeleerd! Maar 1 ding zoek ik nog.. Misschien dat iemand mij hiermee kan helpen?

    In een documentaire (weet niet meer welke) maakten ze een vergelijking om de massadichtheid van zo’n neutronenster te verduidelijken; x aantal monstertrucks samenpersen tot een suikerklontje..
    Ik dacht dat het 1 miljoen monstertrucks was, maar dat lijkt me wat overdreven.
    Heeft iemand hier een goede illustratie voor?

  6. Jopoe zegt:

    Inderdaad! Deze had ik ook al gevonden, maar die vertelt me niets over de massadichtheid hé.. Maar toch bedankt!! 😀

Laat wat van je horen

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.