Ny metode til at måle neutronstjernestørrelsen bruger modellering baseret på termonukleare eksplosioner

Neutronstjerner er lavet af kulde, ultra-tæt stof. Hvordan denne sag opfører sig er et af de største mysterier i moderne kernefysik. Forskere har udviklet en ny metode til at måle radius af neutronstjerner for at forstå, hvad der sker med stoffet inde i stjernen under ekstremt tryk.

Metoden bygger på modellering af, hvordan termonuklear eksplosion i de øverste lag af stjernen udsender røntgenstråler. Ved at sammenligne den observerede røntgenstråling fra neutronstjerner med de avancerede teoretiske strålingsmodeller, forskere var i stand til at sætte begrænsninger på størrelsen af ​​den emitterende kilde. Denne nye analyse tyder på, at neutronstjernens radius bør være omkring 12,4 kilometer.

"Tidligere målinger har vist, at en neutronstjernes radius er omkring 10 til 16 kilometer. Vi begrænsede den til at være omkring 12 kilometer med omkring 400 meters nøjagtighed, eller måske 1000 meter, hvis man vil være rigtig sikker. Derfor, den nye måling er en klar forbedring i forhold til tidligere, " siger ph.d.-kandidat Joonas Nättilä fra Universitetet i Turku, som udviklede metoden.

De nye målinger hjælper forskere med at undersøge, hvilken slags nuklear-fysiske forhold, der findes inde i ekstremt tætte neutronstjerner. Forskere er særligt interesserede i at bestemme tilstandsligningen for neutronstoffet, som viser, hvor komprimerbart stoffet er ved ekstremt høje tætheder.

"Tætheden af ​​neutronstjernestof er omkring 100 millioner tons pr. kubikcentimeter. I øjeblikket, neutronstjerner er de eneste objekter, der optræder i naturen, med hvilke disse typer ekstreme tilstande af stof kan studeres, siger Juri Poutanen, lederen af ​​forskningsgruppen.

De nye resultater hjælper også med at forstå de nyligt opdagede gravitationsbølger, der stammer fra kollisionen af ​​to neutronstjerner. Derfor var LIGO/VIRGO-konsortiet, der opdagede disse bølger, hurtige til at sammenligne deres seneste observationer med de nye begrænsninger, som de finske forskere har opnået.

"Den specifikke form af gravitationsbølgesignalet er meget afhængig af neutronstjernernes radier og tilstandsligning. Det er meget spændende, hvordan disse to helt forskellige målinger fortæller den samme historie om neutronstjernernes sammensætning. Det næste naturlige skridt er at kombinere disse to resultater. Vi har allerede haft aktive diskussioner med vores kolleger om, hvordan man gør dette, " siger Nättilä.