Een neutronenster begint zijn leven als een ster tussen ongeveer 7 en 20 keer de massa van de zon. Wanneer dit type ster geen brandstof meer heeft, stort hij in onder zijn eigen gewicht, verplettert zijn kern en veroorzaakt een supernova-explosie. Wat overblijft is een ultradichte bol die slechts ongeveer de grootte van een stad heeft, maar met tot tweemaal de massa van de zon erin geperst. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Een reuzenster wordt geconfronteerd met verschillende mogelijke lotgevallen wanneer hij sterft in een supernova. Die ster kan ofwel volledig vernietigd worden, ofwel een worden zwart gat, of word een neutronenster. De uitkomst hangt af van de massa van de stervende ster en andere factoren, die allemaal bepalen wat er gebeurt als sterren exploderen in een supernova.
Neutronensterren behoren tot de dichtste objecten in de kosmos. Ze hebben een gemiddelde diameter van slechts ongeveer 12 mijl, maar zijn dichter dan onze zon, die meer dan 72,000 keer groter is dan een neutronenster. Neutronensterren hebben hun naam gekregen omdat hun kernen zo'n krachtige zwaartekracht hebben dat de meeste positief geladen protonen en negatief geladen elektronen in het binnenste van deze sterren samengaan tot ongeladen neutronen.
Deze simulatie toont twee dichte neutronensterren die botsen. Door de botsing is een zwart gat gevormd dat in een baan om de aarde draait door een draaikolk van gemagnetiseerd gas. Sommige materie komt naar voren in energetische stralen en winden die zware elementen en lichtflitsen zullen maken. Credit: Afbeelding met dank aan A. Tchekhovskoy, R. Fernandez, D. Kasen
Neutronensterren produceren geen nieuwe warmte. Ze zijn echter ongelooflijk heet als ze zich langzaam vormen en afkoelen. De neutronensterren die we kunnen waarnemen, zijn gemiddeld zo'n 1.8 miljoen graden Fahrenheit, vergeleken met ongeveer 9,900 graden Fahrenheit voor de zon.
Neutronensterren spelen een belangrijke rol in het heelal. Recent onderzoek suggereert dat botsingen met neutronensterren een van de belangrijkste bronnen van zware elementen zoals goud en uranium in het universum zijn. Het proces van het creëren van nieuwe atoomkernen uit reeds bestaande protonen en neutronen, of het nu plaatsvindt tijdens een botsing tussen neutronensterren, een supernova, het verbranden van sterren of de Big Bang, heet nucleosynthese.
Quick facts
- De enorme dichtheid van een neutronenster betekent dat een theelepel neutronenstermateriaal 10 miljoen ton zou wegen.
- Met een diameter van slechts ongeveer 12 mijl zou een neutronenster binnen de grenzen van Chicago passen.
- Neutronensterren hebben uitzonderlijk sterke magnetische velden om zich heen.
- Neutronensterren roteren extreem snel vanwege het behoud van impulsmoment.
- Veel neutronensterren worden waargenomen door middel van periodieke (of gepulseerde) radiogolven die ze uitzenden (dit worden pulsars genoemd).
- Botsingen met neutronensterren zijn geen geringe aangelegenheid. De gebeurtenis geeft het equivalent van honderden miljoenen keren de energie van onze zon vrij, waardoor de ruimtetijd wordt vervormd als zwaartekrachtgolven.
DOE Office of Science: bijdragen aan onderzoek naar neutronensterren
Het DOE Office of Science Nuclear Physics-programma ondersteunt onderzoek in nucleaire astrofysica. Deze wetenschappelijke discipline helpt ons neutronensterren en andere objecten in de kosmos te begrijpen. Twee universitaire DOE Centers of Excellence - het Cyclotron Institute aan de Texas A&M University en het Triangle Universities Nuclear Laboratory - zijn gespecialiseerd in de studie van nucleaire astrofysica. DOE financiert ook onderzoek naar de oerknal, sterren, supernova's en fusies van neutronensterren en hun rol als bronnen van elementen. Het Nuclear Physics-programma van het DOE Office of Science financierde onderzoek dat supercomputermodellen van neutronensterbotsingen produceerde. DOE ondersteunt ook experimenten in het Jefferson Lab van DOE
die, door de verdeling van neutronen in kernen te meten, ons vertellen over de fysica van neutronensterren en de eigenschappen van dichte nucleaire materie. Het bestuderen van de eigenschappen van dichte nucleaire materie en neutronenrijke materie maakt ook deel uit van het doel van de Faciliteit voor zeldzame isotopenstralen en het Argonne Tandem Linac Accelerator System, beide DOE Office of Science gebruikersfaciliteiten.
