Creatie en eigenschappen van neutronensterren en pulsars

Wat gebeurt er als gigantische sterren ontploffen? Ze creëren supernovae, die enkele van de meest dynamische gebeurtenissen in het universum zijn. Deze stellaire vuurzeeën veroorzaken zulke intense explosies dat het licht dat ze uitstralen hele sterrenstelsels kan overtreffen. Ze creëren echter ook iets vreemds van de rest: neutronensterren.

De creatie van neutronensterren

Een neutronenster is een heel dichte, compacte bal van neutronen. Dus, hoe gaat een massieve ster van een stralend object naar een trillende, sterk magnetische en dichte neutronenster? Het draait allemaal om hoe sterren hun leven leiden.

Sterren brengen het grootste deel van hun leven door aan wat bekend staat als de hoofdreeks. De hoofdreeks begint wanneer de ster kernfusie in zijn kern ontsteekt. Het eindigt zodra de ster de waterstof in zijn kern heeft uitgeput en zwaardere elementen begint te versmelten.

Het draait allemaal om massa

Zodra een ster de hoofdreeks verlaat, volgt hij een bepaald pad dat door zijn massa wordt bepaald. Massa is de hoeveelheid materiaal dat de ster bevat. Sterren met meer dan acht zonnemassa's (één zonnemassa is gelijk aan de massa van onze zon) verlaten de hoofdreeks en doorlopen verschillende fasen terwijl ze elementen blijven smelten tot ijzer.

Zodra de fusie ophoudt in de kern van een ster, begint deze samen te trekken of in zichzelf te vallen, vanwege de enorme zwaartekracht van de buitenste lagen. Het buitenste deel van de ster "valt" op de kern en kaatst terug om een ​​enorme explosie te veroorzaken die een Type II-supernova wordt genoemd. Afhankelijk van de massa van de kern zelf, wordt het een neutronenster of een zwart gat. 

Als de massa van de kern tussen 1,4 en 3,0 zonnemassa ligt, wordt de kern alleen een neutronenster. De protonen in de kern botsen met zeer hoogenergetische elektronen en creëren neutronen. De kern verstijft en stuurt schokgolven door het materiaal dat erop valt. Het buitenste materiaal van de ster wordt vervolgens in het omringende medium gedreven waardoor de supernova ontstaat. Als het overgebleven kernmateriaal groter is dan drie zonnemassa's, is de kans groot dat het zal blijven comprimeren totdat het een zwart gat vormt. 

Eigenschappen van neutronensterren

Neutronensterren zijn moeilijke objecten om te bestuderen en te begrijpen. Ze zenden licht uit over een breed deel van het elektromagnetische spectrum - de verschillende golflengten van licht - en lijken nogal van ster tot ster te variëren. Het feit dat elke neutronenster verschillende eigenschappen lijkt te vertonen, kan astronomen echter helpen begrijpen wat hen drijft.

Misschien is de grootste barrière voor het bestuderen van neutronensterren dat ze ongelooflijk dicht zijn, zo dicht dat een blikje neutronenster-materiaal van 14 ounce evenveel massa zou hebben als onze maan. Astronomen kunnen dit soort dichtheid hier op aarde niet modelleren. Daarom is het moeilijk om de fysica te begrijpen van wat er aan de hand is. Daarom is het bestuderen van het licht van deze sterren zo belangrijk omdat het ons aanwijzingen geeft over wat er in de ster gebeurt.

Sommige wetenschappers beweren dat de kernen worden gedomineerd door een pool van vrije quarks - de fundamentele bouwstenen van materie. Anderen beweren dat de kernen gevuld zijn met een ander soort exotisch deeltje zoals pionnen.

Neutronensterren hebben ook intense magnetische velden. En het zijn deze velden die gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor het maken van de röntgenstralen en gammastralen die vanuit deze objecten worden gezien. Terwijl elektronen rond en langs de magnetische veldlijnen versnellen, zenden ze straling (licht) uit in golflengtes van optisch (licht dat we met onze ogen kunnen zien) tot zeer hoge energie gammastralen.

pulsars

Astronomen vermoeden dat alle neutronensterren roteren en doen dit vrij snel. Als gevolg hiervan leveren sommige waarnemingen van neutronensterren een "gepulseerde" emissiesignatuur op. Dus neutronensterren worden vaak aangeduid als PULSating STARS (of PULSARS), maar verschillen van andere sterren met variabele emissie. De pulsatie van neutronensterren is te wijten aan hun rotatie, terwijl als andere sterren die pulseren (zoals cefide sterren) pulseren wanneer de ster uitzet en samentrekt.

Neutronensterren, pulsars en zwarte gaten zijn enkele van de meest exotische sterrenobjecten in het universum. Ze begrijpen is maar een deel van het leren over de fysica van gigantische sterren en hoe ze worden geboren, leven en sterven.

Uitgegeven door Carolyn Collins Petersen.