27 april 2024

Donkere sterren: sterren gemaakt van donkere materie, die óók nog eens kunnen exploderen

Zijn er ook donkere sterren in het heelal? Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, A. Martel

Voor het bestaan van donkere materie zijn vele indirecte aanwijzingen, maar alle speurtochten ten spijt is er afgelopen decennia nog nooit een kandidaat-deeltje donkere materie gevonden. En toch wordt er vol op over nagedacht en worden manieren bedacht om de mysterieuze onzichtbare deeltje toch te detecteren. Eén van de laatste loten aan de boom der DM-hypothesen is die van de donkere sterren. Dat zouden sterren zijn die niet bestaan uit gewone materie, zoals elementen met protonen, neutronen en elektronen, maar die uit een bepaald soort donkere materie zouden bestaan. Zoals we nu weten reageert donkere materie alleen op de zwaartekracht, één van de vier natuurkrachten die we kennen en daarvan is het de allerzwakste.

Voorstelling hoe een exploderende axionster waterstof in zijn omgeving kan doen ioniseren. Credit: Physical Review D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.109.043018

Er is een theorie die zegt dat donkere materie bestaat uit ‘weakly interacting massive particles‘ (WIMPS), maar daarvan is op theoretischer gronden bekend dat die niet kunnen samenballen in kleine sterachtige objecten – ze kunnen hooguit enorme halo’s vormen die zich om sterrenstelsels heen bevinden. Maar een andere hypothetisch deeltje donkere materie is het axion, een zeer licht deeltje dat al in de jaren zeventig werd gedacht om bepaalde verschijnselen te verklaren. En laat axionen nu wel de mogelijkheid te hebben om samen te ballen. Het zijn bosonen, dat wil zeggen deeltjes met een heeltallige spin (in tegenstelling tot fermionen zoals protonen, neutronen en elektronen die een halftallige spin hebben) en daardoor kan je er een onbeperkt aantal van in een klein volume stoppen.

Credit: Physical Review D (2024). DOI: 10.1103/PhysRevD.109.043019

Berekeningen laten nu zien dat als axionen inderdaad samengebald zijn in een klein volume dat ze zich dan kunnen gedragen als een zogeheten Bose-Einstein condensaat en dan kunnen ze zich collectief als golf gedragen, de wetten van de kwantummechanika volgend. De samengebalde axionen zouden zo een ‘soliton’ kunnen vormen, een wolk van energie die kan bewegen zonder van vorm te veranderen – draaikolken die we in het water tegenkomen lijken er wel wat op. De solitons zouden uit kunnen groeien tot een objecte ter grootte van een ster of zelfs groter. Maar wat blijkt ook: ze zijn niet stabiel, bij een bepaalde kritische massa kunnen ze exploderen (zie de afbeelding hierboven). Wat je dan krijgt is geen supernova, maar een bosenova. Die zouden bepaalde eigenschappen hebben, zoals specifieke radiostraling, die ze doet onderscheiden van klassieke supernovae. De exploderende ‘axionsterren’ zouden waterstof in de buurt doen ioniseren en dat zou 21 cm-radiostraling opwekken die waarneembaar is. Met toekomstige telescopen zoals de Square Kilometer Array (SKA) radiotelescoop in Z-Afrika en Australië zou dat onderscheid gedetecteerd moeten kunnen worden, aldus de onderzoekers.

Impressie van SKA. Credit: SKAO.

Meer hierover is te vinden in deze twee vakartikelen:

Bron Phys.org. + Phys.org.

Share

Comments

  1. Ditzelfde fantastische verhaal gaat ook op voor donkere energie waar men naarstig op zoek is naar “unparticles”, zie https://en.wikipedia.org/wiki/Unparticle_physics 😉
    “black hole, not to scale” LOL…

  2. Leo vuyk zegt

    Zeer bedankt Arie, : “Bosenovas !!! ” axionen inderdaad samengebald zijn in een klein volume dat ze zich dan kunnen gedragen als een zogeheten Bose-Einstein condensaat en dan kunnen ze zich collectief als golf gedragen, de wetten van de kwantummechanika volgend”. De samengebalde axionen zouden zo een ‘soliton’ kunnen vormen, een wolk van energie die kan bewegen zonder van vorm te veranderen – draaikolken die we in het water tegenkomen lijken er wel wat op. De solitons zouden uit kunnen groeien tot een objecte ter grootte van een ster of zelfs groter. Maar wat blijkt ook: ze zijn niet stabiel, bij een bepaalde kritische massa kunnen ze exploderen (zie de afbeelding hierboven). Wat je dan krijgt is geen supernova, maar een bosenova.” BRAVO! eindelijk zie ik de bolbliksem relatie:
    Ik zie die BE Condentaten dus als een samengepakte knoop (String) fotonen , samengeperst door het oscillarende Axion vacuum zelf. Die bosenovas kunnen blijkbaar ook in de vorm van een bolbliksem voorkomen..
    Het is bekend dat bolbliksems kunnen exploderen en zelfs dwars door het glas van ramen binnen kunnen komen voor de explosie.(0,24mm wordt genoemd: dus de diameter lijkt zeer klein.)( enkele russische voorbeelden zijn bekend) (zoek ik op).

  3. ir. Leo Vuyk zegt

    Vanwege de micro afmeting van het 0.24mm gat , veroorzaakt door de bolbliksem, zou je het ook een Quantum Black Hole kunnen noemen.
    Echter dit artikel van: Vladimir L. Bychkov a, Anatoly I. Nikitin b, Ilia P. Ivanenko a, Tamara F. Nikitina b,
    kan mogelijk wijzen in de richting van een nieuw standard model, gebaseerd op strings? kleiner dan een electron.?
    Maar dat heeft dan geen zwart gat eigenschappen zoals wordt aangenomen, en alles omzich geen opsnoept.

Speak Your Mind

*