Neutronensterren zijn gemaakt van koude, ultradichte materie. Hoe deze materie zich gedraagt, is een van de grootste mysteries in de moderne kernfysica. Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld om de straal van neutronensterren te meten om te begrijpen wat er onder extreme druk met de materie in de ster gebeurt.

De methode is gebaseerd op het modelleren hoe thermonucleaire explosies in de bovenste lagen van de ster röntgenstraling uitzenden. Door de waargenomen röntgenstraling van neutronensterren te vergelijken met de state-of-the-art theoretische stralingsmodellen, onderzoekers waren in staat om beperkingen op te leggen aan de grootte van de emitterende bron. Deze nieuwe analyse suggereert dat de straal van de neutronenster ongeveer 12,4 kilometer zou moeten zijn.

"Eerdere metingen hebben aangetoond dat de straal van een neutronenster ongeveer 10 tot 16 kilometer is. We hebben deze beperkt tot ongeveer 12 kilometer met een nauwkeurigheid van ongeveer 400 meter, of misschien 1000 meter als je echt zeker wilt zijn. Daarom, de nieuwe meting is een duidelijke verbetering ten opzichte van de vorige, ", zegt promovendus Joonas Nättilä van de Universiteit van Turku die de methode heeft ontwikkeld.

De nieuwe metingen helpen onderzoekers om te bestuderen wat voor soort nucleair-fysische omstandigheden er zijn in extreem dichte neutronensterren. Onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in het bepalen van de toestandsvergelijking van de neutronenmaterie, wat laat zien hoe samendrukbaar de materie is bij extreem hoge dichtheden.

"De dichtheid van materie van neutronensterren is circa 100 miljoen ton per kubieke centimeter. Op dit moment is neutronensterren zijn de enige objecten die in de natuur verschijnen waarmee dit soort extreme toestanden van materie kunnen worden bestudeerd, " zegt Juri Poutanen, de leider van de onderzoeksgroep.

De nieuwe resultaten helpen ook om de recent ontdekte zwaartekrachtsgolven te begrijpen die zijn ontstaan ​​door de botsing van twee neutronensterren. Daarom vergeleek het LIGO/VIRGO-consortium dat deze golven ontdekte snel hun recente waarnemingen met de nieuwe beperkingen die door de Finse onderzoekers werden verkregen.

"De specifieke vorm van het gravitatiegolfsignaal is sterk afhankelijk van de stralen en de toestandsvergelijking van de neutronensterren. Het is heel spannend hoe deze twee totaal verschillende metingen hetzelfde verhaal vertellen over de samenstelling van neutronensterren. De volgende natuurlijke stap is om deze twee resultaten te combineren. We hebben al actief gesproken met onze collega's over hoe dit te doen, " zegt Nättilä.