En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i
slutet av sin existens stöter bort sina yttre lager inträffar en
gravitationskollaps då stjärnans kvarvarande inre delar imploderar(fritt ur
vikipedia).
Med en radie på cirka tolv kilometer kan en
neutronstjärna likväl ha mer än dubbelt så stor massa som solen. Materian i dem
är packad upp till fem gånger så tätt som i en atomkärna; Tillsammans med
svarta hål är neutronstjärnor de massivaste objekten i universum. En hypotes är
att atomkärnornas byggstenar i neutronstjärnor protoner och neutroner –
deformeras till plattor och strängar och då liknar lasagne eller spagetti vilket forskare
kallar för "kärnpasta".
Forskare vid Institutionen för fysik vid TU
Darmstadt och Niels Bohr-institutet i Köpenhamn har nu antagit ett nytt
teoretiskt angreppssätt för att undersöka tillståndet av kärnmateria i
neutronstjärnors inre. De visade att både neutroner och protoner kan
"droppa ut" från atomkärnor och stabilisera "kärnpastan". Resultatet
av projektet rapporterades i tidskriften "Physical Review Letters".
Darmstadtforskarna under ledning av Achim Schwenk är
experter på teoretisk kärnfysik och neutronstjärnor är ett av deras
forskningsintressen. I sitt nuvarande arbete fokuserar de på skorpan (ytan) på
dessa extrema objekt. Materien i det yttre höljet är inte lika tät som i dess
inre och på ytan finns fortfarande vanliga atomkärnor. När densiteten ökar
utvecklas ett överskott av neutroner i atomkärnorna. Neutroner kan sedan
"droppa" ut ur kärnorna, ett fenomen som kallas
"neutrondropp". Atomkärnor rör sig i en slags neutronsås.
– Vi frågade oss om även protoner kan droppa ut ur
kärnorna lika lätt, beskriver Achim Schwenk. Forskarlaget tillsammans med Jonas
Keller och Kai Hebeler från TU Darmstadt och Christopher Pethick från Niels
Bohr-institutet i Köpenhamn har nu beräknat tillståndet för kärnmateria under
förhållandena i neutronstjärnans skorpa. Till skillnad från tidigare beräknade
de direkt dess energi som en funktion av protonfraktionen. Dessutom inkluderade
de dessas parvisa interaktionerna mellan partiklar i sina beräkningar samt de
mellan tre nukleoner.
Metoden lyckades: Forskarna kunde visa att protoner
i den inre jordskorpan även de droppar ut ur atomkärnorna. Så
"protondropp" existerar faktiskt. Denna fas som består av protoner
samexisterar med neutronerna. – Vi kunde även visa att den här fasen gynnar
fenomenet nukleär pasta, beskriver
Schwenk. Tack vare protonerna som strös in i "såsen" kan nukleonerna existera i en spaghetti- och
lasagneform. Studiens resultat gör det möjligt för teamet att förfina bilden av
kärnmateria på ytan av neutronstjärnor.
Bild vikipedia modell av neutronstjärna.
