4 juni 2020

Hongerige neon kan een supernova veroorzaken

Een kosmische neonvis heeft een onstilbare honger naar elektronen. Dit is overigens een artistieke impressie, maar dat idee hadden jullie wel 😛 Credits zijn overigens voor Kavli IPMU.

Een internationaal team van sterrenkundigen heeft vastgesteld dat bij sommige massieve sterren bepaalde processen plaatsvinden in de kern waarbij elektronen geconsumeerd worden, een proces dat elektronenvangst wordt genoemd. Het resultaat hiervan is dat de kern kan instorten tot een neutronenster en een supernova kan triggereren.

Het is bekend dat sterren onder de acht zonnemassa’s hun buitendelen rustig wegblazen en een koolstof-zuurstof witte dwerg achterlaten. Deze witte dwerg wordt behoed voor verder verval door een proces dat degeneratieve elektronendruk wordt genoemd. Boven de tien zonnemassa’s is deze quantum-tegendruk niet voldoende en zal de kern veel verder gaan instorten tot een neutronenster, waarbij een nog krachtiger quantum-tegendruk (namelijk degeneratieve neutronendruk) ervoor zal zorgdragen dat de boel niet verder zal instorten tot een zwart gat.

Goed, maar hoe zit het bij sterren tussen de acht en tien zonnemassa’s? Wel, dergelijke sterren bouwen in het inwendige een kern op die zal bestaan uit zuurstof, magnesium en neon. Deze kern is rijk aan degeneratieve elektronen – dat betekent dat zich voldoende elektronen binnen een kleine ruimte bevinden om tegenwicht te bieden tegen de zwaartekracht, via een proces dat het Uitsluitingsprincipe van Pauli wordt genoemd. Dat betekent dat deze kern feitelijk een witte dwerg is.

Schematische weergave van de gebeurtenissen die leiden tot een elektronenvangst-supernova. Credits: Zha et al. van de Universiteit van Tokyo.

Nu heeft men een serie computersimulaties gedraaid om te bekijken wat er vervolgens zal gebeuren. Het blijkt dat als de dichtheid groot genoeg is, de elektronen geconsumeerd worden door het magnesium in de kern en later ook door het neon – een proces dat elektronenvangst wordt genoemd. Hierdoor neemt de degeneratieve elektronendruk af en zal de kern gaan krimpen. Hierbij ontstaat veel warmte, voldoende om in de binnendelen van de kern de materialen te laten fuseren tot ijzer en nikkel (en dat is voor een ster altijd slecht nieuws).

Vervolgens neemt de temperatuur dusdanig toe dat protonen ontsnappen en vervolgens gemakkelijk nog meer elektronen kunnen gaan wegvangen. Hierdoor wordt de degeneratieve elektronendruk opgeheven en zal de kern gaan instorten tot een neutronenster en een supernova veroorzaken. Hetgeen betekent dat elektronenvangst-supernova’s inderdaad een ding zijn. De onderzoekers gaan zelfs nog een stap verder door te veronderstellen dat de beroemde Krabsupernova uit 1054 zo’n supernova zou kunnen zijn.

Er moet echter wel een kanttekening geplaatst worden bij dit onderzoek. Sommige sterren tussen acht en tien zonnemassa’s hebben een ongewoon krachtige sterrenwind, waardoor ze een aanzienlijke hoeveelheid massa verliezen. Bij deze sterren is wel degelijk een zuurstof-neon-magnesium witte dwerg het eindstadium.

De Krabnevel, ook bekend als M1, is een supernovarest in het sterrenbeeld Stier (Taurus). Credits: NASA/ESA

Het volledige vak-artikel over dit onderzoek kan hier ingezien worden.

Bron: Universiteit van Tokyo (via Phys.org)

Speak Your Mind

*

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