Supervæsker i kernen af neutronstjerner

Foto: Chandra X-ray Observatory Center

Nye resultater viser, at de ekstremt tætte kerner i neutronstjerner indeholder supervæsker ved omkring en millioner grader celsius.

To hold forskere har med Nasas Chandra-røntgenteleskop opdaget et usædvanligt pludseligt fald i temperaturen af neutronstjernen Cassiopeia-A.

Cassiopeia-A er resterne fra en kæmpestjerne, der har endte sit liv i en supernovaeksplosion for cirka 330 år siden. Neutronstjernen befinder sig 11.000 lysår borte i stjernebilledet Cassiopeia.

Neutronstjerner er blandt de stjerner, man kender med den største massetæthed. En teskefuld af materiale fra en neutronstjerne har en masse, svarende til seks milliarder ton. Trykket i neutronstjernens kerne er så stort, at de fleste elektroner smelter sammen med protoner og danner neutroner.

Fysikere har udviklet detaljerede modeller for at forudsige, hvordan materiale med så høj en massetæthed vil opføre sig. Nogle af modellerne viser, at der kan dannes supervæsker.

Supervæsker er materiale, der strømmer uden en gnidningsmodstand. Supervæsker, bestående af ladede partikler, er også superledere, der lader en elektrisk strøm passere uden modstand. Supervæsker, skabt i laboratorier på jorden, har udvist overraskende egenskaber. De kan løbe opad og blandt andet undslippe lufttætte beholdere.

Supervæske i kernen

Det kæmpe temperaturfald er et konkret bevis på eksistensen af en usædvanlig tilstand af et materiale i Cassiopeia-A's kerne. De to forskergruppers undersøgelser viser, at neutronstjernens temperatur er faldet fire procent i løbet af en tiårig periode.

Lederne af det ene forskerhold, russeren Peter Shternin fra Ioffe Instituttet i St. Petersborg siger i en pressemeddelelse:

»Det hurtige og voldsomme nedkøling af Cassiopeia-A's neutronstjerne, er det første direkte bevis på, at der i kernen af sådanne neutronstjerner findes supervæsker eller superledende materiale.«

Lederen af det andet forskerhold, Dany Page fra det Uafhængige Nationale Universitet i Mexico, siger:

»Dette temperaturfald var virkelig dramatisk og overraskende, selvom det kan virke lille. Det betyder at der sket noget meget usædvanligt inden i neutronstjernen.«

Temperaturfald skyldes supervæske

Forsker fandt beviser for, at det pludselige temperaturfald i Cassiopeia-A skyldes dannelsen af en neutron-supervæske i neutronstjernens kerne. Dette er sket inden for de seneste 100 år.

Fundene stemmer med teorier om neutronstjernes nedkøling og skifte til superflydende væske. I løbet af denne periode, vil de næste masseløse neutrinoer dannes i stort antal og undslippe, hvorved de fjerner energi. Denne hurtige nedkøling forventes at forsætte nogle årtier endnu med denne hastighed, inden den begynder at falde.

På jorden findes supervæsker ved ekstremt lave temperaturer tæt ved det absolutte nulpunkt. I neutronstjerner kan supervæsker forekomme ved temperaturer på mellem en halv og en hel milliard grader celsius, da påvirkningerne mellem partiklerne sker via kraftige kernekræfter. Dette er de kræfter, der binder kvarker sammen for at danne protoner og neutroner, samt protoner og neutron sammen for at danne atomkerner.

Øget forståelse for neutronstjerner

Cassiopeia-A er ifølge forskerne et perfekt sted at undersøge, hvordan materiale med en ekstrem høj massetæthed opføre sig på atomniveau. De nye resultater er vigtig for forståelsen af de mange forskellige slags neutronstjerner og deres udvikling.

De nye resultater bliver offentliggjort i kommende numre af tidsskrifterne Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters og Physical Review Letters.

Dokumentation

Nasas pressemeddelelse

Kommentarer (4)

"endte sit liv i en supernovaeksplosion for cirka 330 år siden. Neutronstjernen befinder sig 11.000 lysår borte i stjernebilledet Cassiopeia."

Dvs. 11.330 år?

  • 0
  • 0

...og her med 33 ganges lysets fart.

Det er desuden mit indtryk at i "ekstremt lave temperaturer tæt ved det absolutte nulpunkt" forekommer temperaturer "en halv og en hel milliard grader CELSIUS" som en smule lummert. Vent lidt! Dr. Kelvin er på linjen. Ringer tilbage.

  • 0
  • 0

haha...ja hvis du ser det fra neutronstjernens synspunkt (i dens egentid), så ja. Men vi kan jo kun observere og registrere fænomener i vores egentid og her er det 330 år siden.

Alt er relativt!

  • 0
  • 0