Impressie van twee neutronensterren die botsen. Credit: University of Warwick/Mark Garlick
De natuurkunde van neutronensterren is bijna te fantastisch om te geloven: iets met het gewicht van twee zonnen samengeperst tot een bol ter grootte van een stad. Elk theelepeltje van dit materiaal zou miljarden tonnen wegen. Als je je in dit onderwerp hebt verdiept, heb je deze feiten al eerder gehoord. Maar ondanks de enorme belangstelling voor deze extreme objecten, leren we er nog steeds actief veel over.
Een van de meest relevante openstaande vragen is waar de grens ligt tussen het worden van een neutronenster en het worden van een zwart gat wanneer een ster sterft. Een nieuw artikel van onderzoekers van het HUN-REN Wigner Research Center for Physics in Hongarije beschrijft wat zij beschouwen als een definitief antwoord op die vraag: tussen 2,2 en 2,3 zonsmassa’s. Het artikel is gepubliceerd op de arXiv preprintserver – zie achteraan de link.
Het bereiken van die conclusie vereiste echter veel berekeningen en aannames. De natuurkunde die ten grondslag ligt aan neutronensterren wordt beheerst door een regelboek genaamd de toestandsvergelijking – in feite een regelboek dat beschrijft hoe materie zich gedraagt onder deze absurde drukken. Maar aangezien we geen monster van een neutronenster kunnen verzamelen om te bestuderen, wordt dat regelboek voornamelijk gedefinieerd door modellen. De auteurs gebruikten twee modellen met enigszins verschillende eigenschappen om hun schatting te ontwikkelen.
Ten eerste definieert SFHo een neutronenster die bestaat uit “zachtere”, meer samendrukbare nucleaire materie. Deze modellen zijn iets flexibeler en missen daardoor de stijfheid van hun stijvere tegenhanger. DD2 modelleert neutronensterrenmateriaal als taaier en resistenter. Het is voornamelijk ontworpen voor gebruik in “grotere” sterren, maar beide modellen kunnen in theorie voor elke neutronenstergrootte worden gebruikt. Om er echter zeker van te zijn dat de geluidssnelheid in dit materiaal de lichtsnelheid niet zou overschrijden (en dus de natuurwetten niet zou schenden), dwongen de auteurs de modellen handmatig om de resultaten van modellen die gebruikmaken van perturbatieve kwantumchromodynamica (pQCD) te respecteren.
Maximal mass of neutron stars constrained by neutron star observations. Gábor Kasza et. al. https://arxiv.org/abs/2605.00437
— AstroArxiv (@astroarxiv.bsky.social) 8 mei 2026 om 05:18
Na de ontwikkeling van hun model testten de auteurs dit aan de hand van diverse data en signalen van verschillende telescopen. Ze vergeleken het met resultaten van hotspots op de oppervlakken van roterende pulsars, verkregen met de Neutron Star Interior Composition ExploreR-telescoop (NICER, aan boord van het ISS), wat de modellen verder beperkte. Vervolgens actualiseerden ze de modellen op basis van “squishiness”-data van de zwaartekrachtgolfdetectie van GW170817, de eerste bekende fusie van twee neutronensterren.
Het bleek dat, met de updates van die twee gegevensbronnen, beide modellen vrijwel exact op hetzelfde getal uitkwamen: ergens tussen de 2,2 en 2,3 zonnemassa’s. De vraag naar de werkelijke grootte van deze kolossen bleef echter onbeantwoord. Hun fysieke afmetingen variëren enigszins afhankelijk van welk startmodel werd gekozen, maar de algemene consensus is dat hun straal rond de 12 km zou liggen.
Dat laat echter een paar vreemde objecten in de steek, omdat ze te groot zijn om volgens deze maatstaf als neutronensterren te worden gekwalificeerd, maar ook geen zwarte gaten lijken te zijn. Object GW190814 heeft bijvoorbeeld een massa van 2,59 zonsmassa’s. Als we ervan uitgaan dat dit object een neutronenster is, zou het DD2-model volledig ontwricht raken, omdat het materiaal dat deze omvang ondersteunt niet vervormbaar genoeg zou zijn om nog steeds te voldoen aan de eisen die gesteld worden door de gegevens die verzameld zijn tijdens de fusie van GW170817.
De resultaten suggereren sterk dat GW190814, evenals een ander object met een “groottekloof”, HESS J1731-347, in feite zwarte gaten zijn in plaats van neutronensterren. Ze leveren ook een definitief antwoord op de Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV)-vergelijkingen die oorspronkelijk in 1939 werden gebruikt om neutronensterren te beschrijven. Met een definitief gewicht en goede schattingen van de fysieke grootte biedt dit nieuwe artikel veel inzicht in de interne werking van enkele van de meest bizarre objecten in het universum – zelfs als we die interne werking nooit zelf fysiek zullen kunnen waarnemen.
Meer informatie over de maximum massa van neutronensterren is te vinden in het vakartikel van Gábor Kasza et al, Maximal mass of neutron stars constrained by neutron star observations, arXiv (2026).
Bron: Phys.org.
Speak Your Mind