17 juli 2024

Twee ontdekkingen over neutronensterren en neutrino’s

Credit: Provided by David Radice / Penn State. Creative Commons

Neutronensterren dicht bij elkaar in de buurt kunnen naar elkaar toe spiraliseren en dan vervolgens botsen en samensmelten. Dat is geen hypothese, dat is waargenomen en wel middels de zwaartekrachtgolven die we van een dergelijke botsing hebben gezien, GW170817. Recent hebben sterrenkundigen van Penn State University (VS) de extreme omstandigheden bij zo’n botsing bestudeerd en het blijkt dat heel eventjes zelfs neutrino’s gevangen kunnen raken in het gloeiendhete gebied tussen de twee objecten. Normaal gesproken vliegen neutrino’s dwars door alles heen, omdat ze alleen reageren op de zwakke wisselwerking – met gemak kunnen ze door een lichtjaar van lood vliegen. Gedurende 2 tot 3 milliseconde kunnen ze ingevangen worden in het gebied waar de twee botsende neutronensterren elkaar raken (zie de afbeelding hierboven), tijdens welke korte periode de neutrino’s reageren met de neutronen van de fuserende neutronensterren en dat zorgt er voor dat deze in een soort van evenwichtstoestand komen. Daarna vervolgen de neutrino’s weer hun weg, de ruimte in. Op het moment dat de neutrino’s kort ingevangen zijn is de periode dat de neutronensterren om elkaar heen vliegen nóg korter, slechts 1 millieseconde! Meer hierover in dit vakartikel. Bron: PSU.

Imprssie van een neutronenster. Credit: ICE-CSIC/D. Futselaar/Marino et al.

Dan is er ook nog ander nieuws over neutronensterren én neutrino’s: met ESA’s XMM-Newton and NASA’s Chandra röntgen-ruimtetelescopen hebben ze drie neutronensterren ontdekt die gezien hun jonge leeftijd kouder zijn dan dat ze eigenlijk zouden moeten zijn. Dat kan betekenen dat de modellen voor neutronensterren herzien moeten worden. Voor de beschrijving van de toestand van de materie waar neutronensterren uit bestaan is een zogeheten toestandsvergelijking nodig en die is er voor neutronensterren feitelijk nog steeds niet. Jawel, er zijn honderden mogelijke toestandsvergelijkingen, maar niet duidelijk is welke nou de juiste is. Mogelijk kan daar met deze nieuwe waarneming nu een einde aan komen.

Credit: ESA

De drie pas ontdekte jonge neutronensterren zijn tussen de 10 en 100 keer kouder dan neutronensterren die dezelfde leeftijd hebben. Dat betekent dat veel van de mogelijke toestandsvergelijkingen in de prullenbak kunnen. Het betekent dat er in neutronensterren een mechanisme optreedt waardoor ze snel kunnen afkoelen. Er is één zo’n mechanisme dat dit zou kunnen doen, het zogeheten Urca mechanisme. Daarbij wordt door neutrino’s hitte weggevoerd vanuit de neutronenster de ruimte in (zie de infografiek hierboven). Computersimulaties laten zien dat zonder zo’n koelmechanisme de toestandsvergelijkingen niet juist zijn.

Meer hierover is te lezen in het vakartikel ‘Constraints on the dense matter equation of state from young and cold isolated neutron stars’ by Alessio Marino, Clara Dehman, Konstantinos Kovlakas, Nanda Rea, José A. Pons and Daniele Viganòis published in Nature Astronomy.

Bron: ESA

Share

Speak Your Mind

*