Het mysterieuze object is mogelijk een “vreemde ster” gemaakt van quarks, zeggen wetenschappers: ScienceAlert

Een relatief klein, dicht object vermomd in een ontplofte wolk die nog een paar duizend lichtjaren verwijderd is, stelt ons begrip van de stellaire fysica op de proef.

In alle opzichten lijkt het op een bestand neutronenster, hoewel dat ongebruikelijk is. Met slechts 77 procent van de massa van de zon is dit de laagste massa die ooit voor een object van dit type is gemeten.

eerderwas de lichtste neutronenster ooit gemeten 1,17 keer de massa van de zon.

Deze laatste ontdekking is niet alleen kleiner, maar ligt ook ver onder de door de theorie voorspelde minimale massa van de neutronenster. Dit geeft ofwel aan dat er een hiaat is in ons begrip van deze superdichte objecten… of dat waar we naar kijken helemaal geen neutronenster is, maar een vreemd, nooit eerder gezien object dat bekend staat als een “buitenaards wezen”. ” ster.

Neutronensterren behoren tot de dichtste objecten in het hele universum. Het is wat overblijft nadat een massieve ster met een massa tussen 8 en 30 keer de massa van de zon het einde van zijn leven bereikt. Wanneer materiaal van de ster opraakt om samen te smelten in zijn kern, reist het naar een supernova en verdrijft het zijn buitenste materiaallagen de ruimte in.

Niet langer gevoed door de externe druk van fusie, stort de kern in elkaar om een ​​extreem dicht object te vormen, atoomkernen slaan tegen elkaar en elektronen worden gedwongen lang genoeg intiem te worden met protonen om in neutronen te veranderen.

De meeste van deze compacte objecten hebben een massa van ongeveer 1,4 keer de massa van de zon, hoewel de theorie zegt dat ze kunnen variëren van zo massief als wat er om hen heen is 2.3 zonnemassa’s, tot slechts 1,1 zonsmassa’s. Dit alles is verpakt in een bal die is verpakt in een bal van ongeveer 20 kilometer (12 mijl) breed, waardoor elke theelepel neutronenstermaterie ergens tussenin weegt. 10 miljoen dollar En de enkele miljarden ton.

Sterren met een hogere en lagere massa dan neutronensterren kunnen ook in dichte lichamen veranderen. Zwaardere sterren veranderen in zwarte gaten. Lichtere sterren blijken witte dwergen te zijn – minder dicht dan neutronensterren, met een maximale massa van 1,4 zonsmassa’s, hoewel ze nog steeds enigszins compact zijn. Dit is de Het uiteindelijke lot van onze zon.

De neutronenster in deze studie bevindt zich in het centrum van een supernovarest genaamd Hess J1731-347die eerder werd berekend om meer te zitten dan 10.000 lichtjaar. Een moeilijkheid bij het bestuderen van neutronensterren ligt echter in de zwakte van de afstandsmetingen. Zonder een nauwkeurige afstand is het moeilijk om nauwkeurige metingen van de andere eigenschappen van de ster te verkrijgen.

Onlangs werd een tweede optisch heldere ster ontdekt die op de loer lag in HESS J1731-347. Hieruit kon een team van astronomen onder leiding van Viktor Doroshenko van de Eberhard Karls University in Tübingen in Duitsland, met behulp van gegevens van de Gaia Map Survey, de afstand tot HESS J1731-347 herberekenen en vonden dat deze veel dichterbij was dan gedacht, op ongeveer 8.150 lichtjaar.

Dit betekent dat eerdere schattingen van andere eigenschappen van de neutronenster moeten worden verfijnd, inclusief de massa. Gecombineerd met waarnemingen van röntgenlicht uitgezonden door een neutronenster (inconsistent met röntgenlicht uitgezonden door een witte dwerg), waren Doroshenko en collega’s in staat om de straal te vergroten tot 10,4 km en de massa tot een zeer lage 0,77 zonne-energie. massa’s.

Dit betekent dat het misschien niet echt een neutronenster is zoals we die kennen, maar een hypothetisch object dat nog niet positief is geïdentificeerd in het wild.

“Onze massaschatting maakt het centrale compacte lichaam van HESS J1731-347 de lichtste neutronenster die tot nu toe bekend is, en mogelijk een nog exotischer object – dat wil zeggen, een kandidaat ‘buitenaardse ster’,” De onderzoekers schrijven in hun paper.

Volgens de theorie lijkt een exotische ster sterk op een neutronenster, maar bevat hij een groter aandeel fundamentele deeltjes die buitenaardse quarks worden genoemd. Quarks zijn fundamentele subatomaire deeltjes die samen complexe deeltjes vormen, zoals protonen en neutronen. Quarks zijn er in zes verschillende soorten, of smaken, genaamd omhoog, omlaag, charme, vreemd, omhoog en omlaag. Protonen en neutronen zijn opgebouwd uit up- en down-quarks.

De theorie suggereert dat in de sterk gecomprimeerde omgeving binnen een neutronenster, subatomaire deeltjes uiteenvallen in hun samenstellende quarks. Volgens dit model bestaan ​​exotische sterren uit materie die bestaat uit gelijke verhoudingen van up-, down- en vreemde quarks.

Exotische sterren zouden zich moeten vormen onder klonten die groot genoeg zijn om erin te knijpen, maar aangezien het regelboek voor neutronensterren uit het raam verdwijnt als er genoeg quarks bij betrokken zijn, is er ook geen bottom line. Dit betekent dat we de mogelijkheid niet kunnen uitsluiten dat deze neutronenster eigenlijk een exotische ster is.

Dit zou heel cool zijn; Natuurkundigen zijn al tientallen jaren op zoek naar quarkmaterie en vreemde quarkmaterie. Hoewel een vreemde ster zeker mogelijk is, is de kans groter dat we naar een neutronenster kijken – dat is ook best cool.

“De verkregen beperkingen op massa en straal zijn nog steeds volledig compatibel met de standaardinterpretatie van neutronensterren en kunnen onder deze aanname worden gebruikt om astrofysische beperkingen op de koude dichte materietoestandsvergelijking te verbeteren,” Onderzoekers schrijven.

“Zo’n lichte neutronenster, ongeacht zijn veronderstelde interne samenstelling, lijkt een zeer interessant object te zijn vanuit een astrofysisch perspectief.”

Het is moeilijk vast te stellen hoe zo’n lichte neutronenster gevormd zou zijn onder onze huidige modellen. Dus waar het ook van gemaakt is, het dichte object in de kern van HESS J1731-347 zal ons iets leren over het mysterieuze leven van massieve sterren.

Het onderzoek van het team is gepubliceerd in natuurlijke astronomie.