Nya rön om hur man undersöker kärnan i neutronstjärnor.

 

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.

Jordklotets kärna läcker.

Jordklotets kärna läcker. Inte att förväxla med manteln som är flytande och varifrån magma och lava kommer ut i vulkaner och är utgångsplatsen för plattornas rörelser och jordbävningar.


En ny studie visar att den innersta delen av planeten kärnan som i första hand innehåller järn och nickel men även andra metaller läcker. Läcker volframisotop 182 och 184.

Läcker till  i manteln plymer, av vilket  en del så småningom når jordytan.

Fynd tyder läckage av isotoperna har skett till manteln under de senaste 2,5 miljarder åren, säger forskarna i The Conversation, en webbplats där forskare skriver om sin forskning för allmänheten.


Detta kemiska utbyte mellan kärnan och mantelns plymer kunde upptäcktas i havets basalt och har sitt ursprung från plymer i manteln säger forskarna i studien.

Men denna skillnad i volfram från ickeläckage är mycket liten volfram-182:s sammansättning i mantel och kärna förväntades skilja sig med endast ca 200 delar per miljon (ppm). ”Färre än fem laboratorier i världen kan göra denna typ av analys som visar detta”, skrev forskarna i The Conversation.


Beloppet för volfram i de bergarter som undersöktes avslöjade en läcka från kärnan. Under Jordens livstid fanns det en stor förändring i W-182-till-W-184 förhållandet i jordens mantel fann forskarna. Konstigt nog har jordens äldsta bergarter högre W-182-till-W-184 förhållande än de flesta senare bildade stenar.


”Förändringen i förhållandet 182W/184W av manteln anger att volfram från kärnan har läckt in i manteln under lång tid”, skrev forskarna i The Conversation.


Jorden är ca 4,5 miljarder år gammal. Jordens äldsta stenar från manteln från vulkanutbrott hade dock inte några betydande förändringar av volfram isotoper. Detta tyder på att från 4,3 miljarder fram till 2,7 miljarder år sedan, det var lite eller inget utbyte av material från kärnan till den övre manteln säger  forskarna.



Men under de senaste 2,5 miljarder åren har volfram isotoperna sammansättningen i manteln förändrats avsevärt. Varför hände detta?


Ingen kan med säkerhet säga detta. Min uppfattning (min anm) är att det tagit så lång tid från Jordens kärnas skapelse till det att volfram kunde läckas ut. Det behövdes en transporttid kanske från det innersta av kärnan till dess yttersta delar innan läckage kunde ske.
  

Bild från Vikipedia

Merkurius kärna är lika fast och stor som Jordens vilket få trodde.

Forskare har genom ett gediget arbete visat att Merkurius kärna är fast. Något man inte trodde tidigare då denna planet ligger nära solen. Merkurius vänder alltid samma sida mot solen. Temperaturen är upp till ca 420C på solsidan.


Resultaten från Messengers data vid besöket över Merkurius 2008 har visat på en fast inre kärna. Resultatet nar publicerad i Agus tidskrift Geophysical Research Letters. 

Genom dessa resultat förstår forskarna bättre Merkurius och ger också ledtrådar om hur solsystemet bildades och hur steniga planeter förändras över tid. Forskare använde radioobservationer från Messengers besök.


Forskare har länge vetat att jorden och Merkurius har metallisk kärna men inte att dessa är ungefär lika stora. Det har i detta nya arbete däremot nu bevisats och även att Merkurius inre kärna är fast. Liksom jorden är den yttre av kärnan (manteln) flytande.  Men man har varit osäker på om en fast kärna fanns längre in i Merkurius.

Resultatet och arbetet för att få fram detta kan man läsa mer om i den medföljande länken. 


Själv undrar jag om alla planeter i vårt solsystem har en solid kärna av ungefär samma storlek. Detta skulle då kunna visa att början på planetbildningen var flytande metallklot av ungefär samma storlek vilka sedan beroende på var de hamnade från solen byggdes på med andra fragment av stelnad materia, damm, grus och gas. Ibland mest gas likt gasplaneterna vilka sedan fick sin beskärda del av damm och sten i form av ringar och flertal månar.


Bild storleksförhållandet mellan Merkurius till vänster och närmst den ej synliga solen. Därefter Venus, Jorden och Mars.