27 november 2022

Mmax ≅ (1,203 ± 0,022) MTOV, ’t is maar dat je het weet

Simulatie van zwaartekrachtsgolven van een neutronenster, die ineenklapt tot een zwart gat (Credit: Luciano Rezzolla)

Over de vraag hoeveel massa neutronensterren maximaal kunnen hebben wordt al heel lang nagedacht. Reeds in 1939 kwamen de natuurkundigen R.C. Tolman, J.R. Oppenheimer en G.M. Volkoff met berekeningen over de massa van – toen nog hypothetische – objecten, die geheel zouden bestaan uit gedegenereerde neutronen, wat we nu neutronensterren noemen. Er zijn al heel wat neutronensterren bekend, de meesten zo’n twee zonsmassa zwaar, gepropt in een bolletje met een straal van ruim 10 km, zeg de omvang van een flinke stad. Neutronensterren ontstaan als zware sterren na hun ‘normale’ leven met kernfusie in hun centrum na de verbranding van ijzer exploderen als supernova en de kern inéén klapt tot neutronenster. De implosie stopt op het moment dat de kern alleen nog maar uit (soms superfluïde) neutronen bestaat, wiens druk door ‘ontaarding‘ (Engels: degeneracy) in staat is een halt toe te roepen aan de zwaartekracht. De vraag is nu: hoe lang is zo’n neutronenster in staat verder ineenklappen door de zwaartekracht tegen te houden, hoeveel massa kan een neutronenster maximaal hebben voordat zelfs de ontaarding van de neutronen niet in staat is de zwaartekracht tegen te gaan en er een zwart gat ontstaat. Het trio Tollman, Oppenheimer en Volkoff dacht dat een neutronenster maximaal ergens tussen 1,5 en drie zonsmassa zwaar kan zijn, de zogeheten Tollman-Oppenheimer-Volkoff Limiet, MTOV.

Impressie van een ronddraaiende neutronenster. credit: Kevin Gill/flickr (CC BY-SA 2.0)

Tollman, Oppenheimer en Volkoff gingen in 1939 echter uit van statische objecten, neutronensterren (of hoe ze toen ook heetten) die niet roteren. Maar zoals we weten roteren neutronensterren wel degelijk, de vele pulsars die we aan de hemel zien zijn ook neutronensterren en die roteren vele malen per seconde. Recente berekeningen uitgevoerd door een tweetal sterrenkundigen, waaronder Luciano Rezzolla (Goethe University in Frankfurt), laten zien dat roterende neutronensterren iets zwaarder kunnen zijn dan statische neutronensterren, pakweg 20% zwaarder. En da’s dan meteen de uitkomst die je in de titel van deze blog ziet.

Mmax ≅ (1,203 ± 0,022) MTOV

Dan blijf je natuurlijk met de vraag zitten hoéveel dat dat precies is, want die Tollman-Oppenheimer-Volkoff Limiet is ergens tussen anderhalf en drie zonsmassa, maar exact bepaald is dat nog niet. Verder onderzoek, zowel theoretisch als praktisch, moet daar uitsluitsel over geven. De Tollman-Oppenheimer-Volkoff Limiet lijkt overigens in zekere zin op een andere limiet, de Limiet van Chandrsekhar, waarvan er drie variaties bestaan en die de maximum massa van witte dwergen aangeeft. Bron: Science Daily.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: