Kosmische chocoladepralines: algemene structuur van neutronensterren onthuld

Vragen, theorieën, ontdekkingen e,d, op het gebied van wiskunde, natuurkunde en chemie horen hier thuis.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 32130
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Kosmische chocoladepralines: algemene structuur van neutronensterren onthuld

Bericht door univers » 16 nov 2022, 06:52

Door middel van uitgebreide modelberekeningen zijn natuurkundigen van de Goethe-universiteit van Frankfurt tot algemene conclusies gekomen over de interne structuur van neutronensterren, waar materie enorme dichtheden bereikt: afhankelijk van hun massa kunnen de sterren een kern hebben die erg stijf of erg zacht is. De bevindingen werden vandaag gelijktijdig in twee artikelen gepubliceerd.

Afbeelding
De studie van de geluidssnelheid heeft onthuld dat zware neutronensterren een stijve mantel en een zachte kern hebben, terwijl lichte neutronensterren een zachte mantel en een stijve kern hebben – net zoals verschillende chocoladepralines (afbeelding: P. Kiefer/L. Rezzolla)

Tot nu toe is er weinig bekend over het interieur van neutronensterren, die uiterst compacte objecten die zich kunnen vormen na de dood van een ster: de massa van onze zon of zelfs meer wordt samengeperst tot een bol met de diameter van een grote stad. Sinds hun ontdekking meer dan 60 jaar geleden hebben wetenschappers geprobeerd hun structuur te ontcijferen. De grootste uitdaging is om de extreme omstandigheden in neutronensterren na te bootsen, want die zijn op aarde nauwelijks na te bootsen in het laboratorium. Er zijn dan ook veel modellen waarin verschillende eigenschappen - van dichtheid en temperatuur - worden beschreven met behulp van zogenaamde toestandsvergelijkingen. Deze vergelijkingen proberen de structuur van neutronensterren te beschrijven vanaf het oppervlak van de ster tot aan de binnenste kern.

Nu zijn natuurkundigen van de Goethe-universiteit van Frankfurt erin geslaagd nog meer cruciale stukjes aan de puzzel toe te voegen. De werkgroep onder leiding van prof. Luciano Rezzolla van het Instituut voor Theoretische Fysica ontwikkelde meer dan een miljoen verschillende toestandsvergelijkingen die voldoen aan de beperkingen die enerzijds worden gesteld door gegevens uit de theoretische kernfysica en anderzijds door astronomische waarnemingen. Bij het evalueren van de toestandsvergelijkingen deed de werkgroep een verrassende ontdekking: "lichte" neutronensterren (met massa's kleiner dan ongeveer 1,7 zonsmassa's) lijken een zachte mantel en een stijve kern te hebben, terwijl "zware" neutronensterren (met massa's groter dan 1,7 zonsmassa's) hebben in plaats daarvan een stijve mantel en een zachte kern. “Dit resultaat is erg interessant omdat het ons een directe maatstaf geeft van hoe samendrukbaar het centrum van neutronensterren kan zijn.

Cruciaal voor dit inzicht was de snelheid van het geluid, een studiefocus van bachelorstudent Sinan Altiparmak. Deze kwantiteitsmaat beschrijft hoe snel geluidsgolven zich binnen een object voortplanten en is afhankelijk van hoe stijf of zacht de materie is. Hier op aarde wordt de geluidssnelheid gebruikt om het binnenste van de planeet te verkennen en olievoorraden te ontdekken.

Door de toestandsvergelijkingen te modelleren, konden de natuurkundigen ook andere voorheen onverklaarde eigenschappen van neutronensterren blootleggen. Ze hebben bijvoorbeeld, ongeacht hun massa, zeer waarschijnlijk een straal van slechts 12 km. Ze zijn dus net zo groot in diameter als Frankfurt, de geboorteplaats van de Goethe Universiteit. auteur dr Christian Ecker legt uit: "Onze uitgebreide numerieke studie stelt ons niet alleen in staat om voorspellingen te doen voor de stralen en maximale massa's van neutronensterren, maar ook om nieuwe grenzen te stellen aan hun vervormbaarheid in binaire systemen, dat wil zeggen, hoe sterk ze elkaar vervormen door hun zwaartekrachtvelden. Deze inzichten zullen vooral belangrijk worden om de onbekende toestandsvergelijking vast te stellen met toekomstige astronomische waarnemingen en detecties van zwaartekrachtgolven van samensmeltende sterren."

Dus hoewel de exacte structuur en samenstelling van de materie in neutronensterren een mysterie blijft, kan het wachten op de ontdekking zeker worden gezoet met een paar chocolaatjes.

https://aktuelles.uni-frankfurt.de/engl ... -revealed/
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie