Das mysteriöse Objekt könnte ein „seltsamer Stern“ aus Quarks sein, sagen Wissenschaftler: ScienceAlert

Ein relativ kleines, dichtes Objekt, das in einer explodierten Wolke noch einige tausend Lichtjahre entfernt ist, stellt unser Verständnis der Sternphysik in Frage.

Auf jeden Fall sieht es aus wie eine Datei Neutronenstern, obwohl das ungewöhnlich ist. Mit nur 77 Prozent der Sonnenmasse ist es die niedrigste Masse, die jemals für ein Objekt dieser Art gemessen wurde.

bisherder leichteste jemals gemessene Neutronenstern hatte die 1,17-fache Masse der Sonne.

Diese neueste Entdeckung ist nicht nur kleiner, sie liegt auch deutlich unter der theoretisch vorhergesagten Mindestmasse des Neutronensterns. Dies weist entweder darauf hin, dass es eine Lücke in unserem Verständnis dieser superdichten Objekte gibt … oder dass das, was wir betrachten, überhaupt kein Neutronenstern ist, sondern ein seltsames, nie zuvor gesehenes Objekt, das als „Alien“ bekannt ist “ Stern.

Neutronensterne gehören zu den dichtesten Objekten im gesamten Universum. Es ist das, was übrig bleibt, nachdem ein massereicher Stern mit einer Masse zwischen dem 8- und 30-fachen der Masse der Sonne das Ende seines Lebens erreicht hat. Wenn Material aus dem Stern herausläuft, um sich in seinem Kern zu verschmelzen, wandert es in eine Supernova und schleudert seine äußeren Materialschichten in den Weltraum.

Nicht mehr durch den äußeren Druck der Fusion angetrieben, kollabiert der Kern in sich zusammen, um ein extrem dichtes Objekt zu bilden, Atomkerne prallen zusammen und Elektronen werden gezwungen, lange genug mit Protonen intim zu werden, um sich in Neutronen zu verwandeln.

Die meisten dieser kompakten Objekte haben eine Masse von etwa dem 1,4-fachen der Masse der Sonne, obwohl die Theorie besagt, dass sie genauso massiv sein könnten wie das, was sie umgibt 2,3 Sonnenmassen, auf nur 1,1 Sonnenmassen. All dies ist in eine Kugel gepackt, die in eine etwa 20 Kilometer (12 Meilen) breite Kugel gepackt ist, wodurch jeder Teelöffel Neutronensternmaterie irgendwo dazwischen wiegt. 10 Millionen Dollar Und die mehrere Milliarden Tonnen.

Sterne mit höheren und niedrigeren Massen als Neutronensterne können sich ebenfalls in dichte Körper verwandeln. Schwerere Sterne verwandeln sich in Schwarze Löcher. Leichtere Sterne entpuppen sich als Weiße Zwerge – weniger dicht als Neutronensterne, mit einer maximalen Masse von 1,4 Sonnenmassen, obwohl sie immer noch etwas kompakt sind. Dies ist das Das endgültige Schicksal unserer Sonne.

Der Neutronenstern in dieser Studie befindet sich im Zentrum eines sogenannten Supernova-Überrests Hess J1731-347die zuvor berechnet wurde, um mehr als zu sitzen 10.000 Lichtjahre. Eine Schwierigkeit bei der Untersuchung von Neutronensternen liegt jedoch in der Schwäche der Entfernungsmessungen. Ohne eine genaue Entfernung ist es schwierig, genaue Messungen der anderen Eigenschaften des Sterns zu erhalten.

Kürzlich wurde in HESS J1731-347 ein zweiter optisch heller Stern entdeckt. Daraus konnte ein Team von Astronomen unter der Leitung von Viktor Doroshenko von der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen unter Verwendung von Daten aus der Gaia Map Survey die Entfernung zu HESS J1731-347 neu berechnen und fand heraus, dass sie viel näher war als gedacht etwa 8.150 Lichtjahre.

Dies bedeutet, dass frühere Schätzungen anderer Eigenschaften des Neutronensterns, einschließlich seiner Masse, verfeinert werden müssen. In Kombination mit Beobachtungen von Röntgenlicht, das von einem Neutronenstern emittiert wird (was nicht mit Röntgenlicht übereinstimmt, das von einem Weißen Zwerg emittiert wird), konnten Doroshenko und Kollegen seinen Radius auf 10,4 km und seine Masse auf sehr niedrige 0,77 Sonnenstrahlen verbessern. Massen.

Dies bedeutet, dass es sich möglicherweise nicht um einen Neutronenstern handelt, wie wir ihn kennen, sondern um ein hypothetisches Objekt, das in freier Wildbahn nicht eindeutig erkannt wurde.

„Unsere Massenschätzung macht den zentralen kompakten Körper von HESS J1731-347 zum leichtesten bisher bekannten Neutronenstern und möglicherweise zu einem noch exotischeren Objekt – das heißt zu einem Kandidaten für einen ‚außerirdischen Stern‘.“ Das schreiben die Forscher in ihrem Paper.

Der Theorie zufolge ist ein exotischer Stern einem Neutronenstern sehr ähnlich, enthält aber einen größeren Anteil an Elementarteilchen, den sogenannten Alien-Quarks. Quarks sind elementare subatomare Teilchen, die sich zu komplexen Teilchen wie Protonen und Neutronen verbinden. Quarks gibt es in sechs verschiedenen Arten oder Geschmacksrichtungen, genannt up, down, charm, strange, up und down. Protonen und Neutronen bestehen aus Up- und Down-Quarks.

Die Theorie legt nahe, dass in der hochkomprimierten Umgebung innerhalb eines Neutronensterns subatomare Teilchen in ihre Quarks zerfallen. Nach diesem Modell bestehen exotische Sterne aus Materie, die zu gleichen Teilen aus Up-, Down- und Strange-Quarks besteht.

Exotische Sterne sollten sich unter Klumpen bilden, die groß genug sind, um sich hineinzuzwängen, aber da das Regelbuch für Neutronensterne aus dem Fenster geht, wenn genügend Quarks beteiligt sind, gibt es auch kein Endergebnis. Wir können also nicht ausschließen, dass es sich bei diesem Neutronenstern tatsächlich um einen exotischen Stern handelt.

Das wäre sehr cool; Seit Jahrzehnten suchen Physiker nach Quark-Materie und Strange-Quark-Materie. Während ein seltsamer Stern sicherlich möglich ist, ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass das, was wir betrachten, ein Neutronenstern ist – das ist auch ziemlich cool.

„Die erhaltenen Beschränkungen für Masse und Radius sind immer noch vollständig kompatibel mit der Standardinterpretation von Neutronensternen und können verwendet werden, um die astrophysikalischen Beschränkungen der Zustandsgleichung für kalte dichte Materie unter dieser Annahme zu verbessern.“ Forscher schreiben.

„So ein leichter Neutronenstern scheint unabhängig von seiner vermeintlichen inneren Zusammensetzung aus astrophysikalischer Sicht ein sehr interessantes Objekt zu sein.“

Es ist schwer festzustellen, wie ein solcher leichter Neutronenstern nach unseren derzeitigen Modellen entstanden wäre. Was auch immer es ist, das dichte Objekt im Kern von HESS J1731-347 wird uns etwas über das mysteriöse Leben massereicher Sterne beibringen.

Die Forschungsergebnisse des Teams wurden in veröffentlicht natürliche Astronomie.