We begrijpen neutronensterren niet echt. Oh, we weten dat ze zijn - het zijn de overblijfselen van enkele van de meest massieve sterren in het universum - maar het onthullen van hun innerlijke werking is een beetje lastig, omdat de fysica die hen in leven houdt slechts slecht wordt begrepen.

Maar af en toe slaan twee neutronensterren tegen elkaar, en wanneer ze dat doen, ze hebben de neiging om op te blazen, hun kwantumlef door de ruimte spuwen. Afhankelijk van de interne structuur en samenstelling van de neutronensterren, de "ejecta" (de beleefde wetenschappelijke term voor kots van astronomisch projectiel) zal er anders uitzien voor ons aardgebonden waarnemers, wat ons een grove maar potentieel krachtige manier geeft om deze exotische wezens te begrijpen.

Neutronenster Nougat

Zoals je het misschien al geraden had, neutronensterren zijn gemaakt van neutronen. We zullen, grotendeels. Ze hebben ook enkele protonen die in hen rondzwemmen, wat belangrijk is voor later, dus ik hoop dat je dat onthoudt.

Neutronensterren zijn de overgebleven kernen van enkele echt grote sterren. Wanneer die gigantische sterren het einde van hun leven naderen, ze beginnen lichtere elementen te fuseren tot ijzer en nikkel. Het zwaartekrachtgewicht van de rest van de ster blijft die atomen tegen elkaar slaan, maar die fusiereacties produceren niet langer overtollige energie, wat betekent dat niets de ster ervan weerhoudt om verder rampzalig in zichzelf in te storten.

In de kern, de drukken en dichtheden worden zo extreem dat willekeurige elektronen in protonen worden geduwd, veranderen ze in neutronen. Zodra dit proces is voltooid (wat minder dan een dozijn minuten duurt), heeft deze gigantische bal van neutronen eindelijk de middelen om verdere ineenstorting te weerstaan. De rest van de ster stuitert van die nieuw gesmede kern en ontploft in een prachtige supernova-explosie, met achterlating van de kern:de neutronenster.

Spirals Of Doom

Dus zoals ik al zei, neutronensterren zijn gigantische ballen van neutronen, met tonnen materiaal (een paar zonen waard!) gepropt in een volume niet groter dan een stad. Zoals je je misschien kunt voorstellen, het interieur van deze exotische wezens is vreemd, mysterieus, en ingewikkeld.

Vormen de neutronen zich in lagen en vormen kleine structuren? Zijn de diepe interieurs een dikke soep van neutronen die alleen maar vreemder en vreemder worden naarmate je dieper gaat? Maakt dat plaats voor nog vreemdere dingen? Hoe zit het met de aard van de korst - de buitenste laag van gepakte elektronen?

Er zijn veel onbeantwoorde vragen als het gaat om neutronensterren. Maar gelukkig, de natuur gaf ons een manier om erin te kijken.

Klein minpuntje:we moeten wachten tot twee neutronensterren botsen voordat we de kans krijgen om te zien waar ze van gemaakt zijn. Herinner je je GW170817 nog? Dat doe je echt - het was de grote ontdekking van zwaartekrachtsgolven afkomstig van twee botsende neutronensterren, samen met een groot aantal follow-upwaarnemingen met snelvuur door het elektromagnetische spectrum.

Al deze gelijktijdige waarnemingen gaven ons het meest complete beeld tot nu toe van zogenaamde kilonova's, of krachtige uitbarstingen van energie en straling van deze extreme gebeurtenissen. De specifieke aflevering van GW170817 was de enige die ooit werd gevangen met zwaartekrachtgolfdetectoren, maar zeker niet de enige die in het universum gebeurt.

Een Neutronen Hoop

Als neutronensterren botsen, dingen worden heel snel rommelig. Wat de zaken bijzonder rommelig maakt, is de kleine populatie protonen die op de loer liggen in de grotendeels neutronenneutronenster. Vanwege hun positieve lading en de supersnelle rotatie van de ster zelf, ze kunnen een ongelooflijk sterk magnetisch veld creëren (in sommige gevallen de krachtigste magnetische velden in het hele universum) en die magnetische velden spelen een aantal slechte spelletjes.

In de nasleep van een neutronensterbotsing, de gescheurde overblijfselen van de dode sterren blijven in een snelle baan om elkaar heen wervelen, terwijl sommige van hun ingewanden zich uitbreiden in een titanische explosiegolf, gevoed door de energie van de crash.

Het resterende wervelende materiaal vormt snel een schijf, met die schijf die door sterke magnetische velden wordt geregen. En wanneer sterke magnetische velden zich in snel roterende schijven bevinden, ze beginnen zichzelf in te vouwen en te versterken, nog sterker worden. Door een proces dat niet helemaal wordt begrepen (omdat de fysica, zoals het scenario, wordt een beetje rommelig) deze magnetische velden winden zichzelf op in de buurt van het midden van de schijf en leiden materiaal naar buiten en weg van het systeem:een jet.

de straaljagers, één aan elke paal, naar buiten schieten, met straling en deeltjes ver van het kosmische auto-ongeluk. In een recente krant, onderzocht de vorming en levensduur van de jet, vooral goed kijken naar hoe lang het duurt voordat een jet is gevormd na de eerste botsing. Het blijkt dat de details van het jet-lanceringsmechanisme afhangen van de inwendige inhoud van de originele neutronensterren:als je de structuur van neutronensterren verandert, je krijgt verschillende botsingsverhalen en verschillende handtekeningen in de eigenschappen van de jets.

Met meer gruwelijke waarnemingen van kilonova's kunnen we misschien toch enkele van deze modellen onderscheiden, en leer wat neutronensterren echt doet tikken.