Astronomen vinden zwaarste neutronenster ooit
PSR J0952-0607 is een zogenoemde milliseconde pulsar die bijna de hele massa van zijn stellaire metgezel heeft versnipperd en verbruikt en die daarmee is uitgegroeid tot de zwaarste neutronenster die tot nu toe is waargenomen.
PSR J0952-0607 bevindt zich op een afstand van 3200 tot 5700 lichtjaar van de Aarde in de richting van het sterrenbeeld Sextans.
De pulsar werd in 2017 gevonden. Het is een zogenaamde “zwarte weduwe” pulsar. De aanduiding is analoog aan vrouwelijke zwarte weduwe spinnen die de neiging hebben om na de paring het veel kleinere mannetje op te eten.
PSR J0952-0607 draait met een periode van 6,42 uur om zijn veel kleinere stellaire begeleider heen.
Op een bepaald moment in de geschiedenis van het systeem begon materie van de metgezel naar de pulsar te stromen waarbij de rotatie van de pulsar geleidelijk aan werd opgevoerd tot 707 rotaties per seconde. Ook namen de emissies aanzienlijk toe. Uiteindelijk begon de pulsar zijn metgezel te verdampen en dit proces is nog steeds gaande.
Het wegen van deze record brekende neutronenster, die met een massa van 2,35 zonsmassa boven aan de hitlijsten staat, helpt astronomen de vreemde kwantumstructuur van materie in deze dichte objecten te begrijpen die op enig moment volledig instorten en verdwijnen als een zwart gat.
Volgens professor Alex Filippenko van de universiteit van Californië in Berkeley weet men ongeveer hoe materie zich gedraagt bij nucleaire dichtheden zoals in de kern van een uraniumatoom. Een neutronenster is als één gigantische kern maar als je anderhalve zonsmassa van dit spul hebt, wat neerkomt op ongeveer 500.000 aardmassa’s van kernen die allemaal aan elkaar kleven, is het helemaal niet duidelijk hoe ze zich zullen gedragen.
Neutronensterren zijn zo dicht, een kubieke centimeter weegt meer dan 10 miljard ton, dat hun kernen, afgezien van zwarte gaten, de dichtste kernen in het heelal zijn. Omdat zwarte gaten zich achter hun waarnemingshorizon bevinden kunnen we ze onmogelijk bestuderen.
Het bepalen van de massa van PSR J0592-0607 was mogelijk dankzij de extreme gevoeligheid van de 10 meter Keck-telescoop op Mauna Kea in Hawaï. Deze kon een spectrum van zichtbaar licht van de gloeiende begeleider opnemen.
Door deze meting te combineren met die van verschillende andere zwarte weduwen konden de onderzoekers laten zien dat neutronensterren minstens deze massa moeten bereiken van 2,35 ± 0,17 zonsmassa.
Op zijn beurt zorgt dit voor enkele van de sterkste beperkingen op de eigenschap van materie, met meerdere maken de dichtheid die wordt gezien in atoomkernen. Veel andere populaire modellen in de natuurkunde van dichte materie worden door dit resultaat uitgesloten.
Als 2,35 zonsmassa dicht bij de bovengrens van neutronensterren ligt is het binnenste waarschijnlijk een soep van neutronen en up- en downquarks. Deze quarks zijn de bestanddelen van normale protonen en neutronen, maar geen exotische materie zoals strangequarks of kaonen wat deeltjes zijn die een strangequark bevatten.
Een hoge maximale massa voor neutronensterren suggereert dat ze, tot in de kern, een mengsel zijn van kernen en hun opgeloste up- en downquarks tot in de kern
Dit sluit veel voorgestelde toestanden van materie uit, vooral die met een exotische binnenste samenstelling.
De resultaten van het onderzoek worden in de Astrophysical Journal Letters gepubliceerd.
Artikel: Roger W. Romani et al. 2022. PSR J0952-0607: The Fastest and Heaviest Known Galactic Neutron Star. ApJL 934, L18; doi: 10.3847/2041-8213/ac8007
Eerste publicatie: 28 juli 2022
Bron: Sci-News
