Neutronensterne sind die bösen Geister von Riesensternen: heiße Kerne aus exotischer Materie, die von Supernovae übrig geblieben sind. Wie Thermoskannen, die mit heißer Nudelsuppe gefüllt sind, brauchen sie Äonen, um abzukühlen. Doch jetzt glauben Forscher zu wissen, wie diese Stars das machen: mit einer Riesenportion Pasta.
Nein, diese allzu dichten Sternleichen sind nicht mit Spaghetti gefüllt. Stattdessen kühlen Neutronensterne ab und setzen ätherische Teilchen frei, die als Neutrinos bekannt sind. Und neue Forschungsergebnisse zeigen, dass sie diese Aufgabe dank einer Zwischenart von Materie erfüllen, die als bekannt ist Nukleare Paste, ein welliges, aufgerolltes Material, in dem die Atome fast, aber nicht ganz miteinander vermischt sind. Diese Kernpastenstruktur erzeugt Regionen mit geringer Dichte im Inneren der Sterne, wodurch Neutrinos und Wärme entweichen können.
Ein Teelöffel Materie, die von der Oberfläche eines Neutronensterns gesammelt wird, würde Milliarden Tonnen wiegen, mehr als alle Menschen auf der Erde zusammen. Diese Dichte hilft, die Wärme sehr gut zu speichern. Und während unsere Sonne, die als gelber Zwerg gilt, einen Großteil ihrer Wärme als Licht abgibt, steigen die Lichtteilchen, die in einem Neutronenstern erzeugt werden, selten an die Oberfläche, um zu entkommen. Diese gewalttätigen Sterne – jeder etwa so groß wie eine amerikanische Stadt – beruhigen sich jedoch schließlich, hauptsächlich durch die Freisetzung von Neutrinos.
"Die Paste ist etwas zwischen Kernmaterie und gewöhnlicher Materie", sagte der Co-Autor der Studie, Charles Horowitz, Physiker an der University of Illinois. "Wenn Sie anfangen, die Materie wirklich, wirklich hart in einen Neutronenstern zu drücken, werden die Kerne immer näher zusammenrücken und schließlich anfangen zu kollidieren", sagte Horowitz gegenüber WordsSideKick.com. "Und wenn sie anfangen zu kollidieren, passieren seltsame Dinge."
Irgendwann steigt der Druck so stark an, dass die Struktur gewöhnlicher Materie vollständig zu einer undifferenzierten Kernbrühe zusammenbricht. Aber kurz bevor das passiert, gibt es einen Pasta-Bereich.
Wissenschaftler wissen seit fast einem Jahrzehnt, dass sich diese Paste im Inneren von Neutronensternen befindet, direkt unter ihrer Kruste in der Region, in der gewöhnliche Materie in seltsame, kaum verstandene Kernmaterie umgewandelt wird. Und sie wussten auch, dass Neutrino-Emissionen helfen, Neutronensterne zu kühlen. Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie Nudeln helfen, Neutrinos abzuwehren.
Die Grundformel für die Neutrinobildung in einem Neutronenstern ist einfach: Das Neutron zerfällt und wird zu einem etwas leichteren Proton mit niedriger Energie und einem ultraleichten Neutrino. Dies ist ein einfacher Prozess, von dem bekannt ist, dass er irgendwo im Weltraum stattfindet, einschließlich unserer Sonne. Doch damit dieses Rezept funktioniert, müssen die richtigen Voraussetzungen gegeben sein. Und in einem Neutronenstern sehen die Verhältnisse nicht so aus. Die Forscher zeigten, dass Neutrino-Emissionen aus der Kernpaste wahrscheinlich viel effizienter sind als Neutrino-Emissionen aus dem Kern eines Neutronensterns. Das bedeutet, dass der größte Teil der Kühlung auf die Paste zurückzuführen ist.
Laut Horowitz deuten diese Untersuchungen darauf hin, dass Neutronensterne langsamer abkühlen als erwartet. Sie leben also länger. Ihm zufolge muss die Geschichte der Raumzeit geändert werden, um ihre übernatürliche Widerstandsfähigkeit gegen extreme Hitze über Äonen hinweg zu berücksichtigen.
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