Om nøytronstjerner, kvarkstjerner og partikkelfysikk forts.

Feryal Ozel ved universitetet i Arizona har brukt helt nye metoder til å beregne massen og størrelsen på nøytronstjerner. Lys som stråler ut fra nøytronstjerner påvirkes også av gravitasjonskraften. Det strekkes ut (gravitasjonsrødskift), og vet man hvor mye lyset er strekt ut, kan man finne den skyldige gravitasjonskraften, og denne er igjen proposjonal med massen. Enkelt og greit. Det er bare det at EXO 0748-676 er den eneste nøytronstjernen der denne metoden kan brukes.

Ozels beregninger viser at nøytronstjernen har en radius på kun 13,8 kilometer. Til sammenligning har sola, en helt vanlig stjerne, en radius på 695.500 kilometer. Det utrolige er derimot at den bittelille nøytronstjernen har 2,1 ganger massen til Sola!

Et enkelt regnestykke viser at gravitasjonskraften på denne nøytronstjernen er over 70 milliarder ganger større enn på Jorda! Men, 13,8 kilometer er faktisk over den nedre grensen for hvor tett nøytroner kan pakkes sammen. Hvis noen nøytronstjerne skulle bestå av eksotisk materiale burde det være denne.

Nøytronstjerner er små av størrelse men har stor masse. En typisk nøytronstjerne er vist over sammenlignet med Oslo. En nøytronstjerne har gjerne større masse enn Sola. (VitNytt)

En annen grunn er at en nøytronstjerne på 13,8 kilometer i radius og med en masse på 2,1 ganger Solas er farlig nær ved å bli til et sort hull. Det er kun "fastheten" til nøytronene som hindrer den i å kollapse. Kvarkstjerner eller BEC har ikke denne fastheten. Med andre ord, det faktum at vi har funnet en så massiv nøytronstjerne er i seg selv et bevis på at kvarkstjerner ikke finnes.

Hvis du synes det var litt vel enkelt så har du rett. For det første roterer nøytronstjerner farlig fort og dette hjelper til mot å kollapse til et sort hull. For det andre er usikkerheten i massemålingen relativt stor. Den nedre grensen til massen er på 1,8 solmasser og det er akkurat innenfor det som en kvarkstjerne eller en BEC-partikkel klarer å vedlikeholde.

Hvor langt unna er nøytronstjernen et sort hull? Definisjonen på et sort hull er at gravitasjonskraften er så stor at unnslipningshastigheten er lik lyshastigheten. For å unnslippe gravitasjonskraften til Jorda er det ikke nok med en liten rakett og god tid, det er en nedre grense for hvor høy hastighet du må ha. På Jorda er unnslipsningshastigheten 11,2 km/s. På Sola er unnslipningshastigheten 617 km/s, nøytronstjernen EXO 0748-676 har 98.000 km/s mens et sort hull har en unnslipningshastighet på 300.000 km/s. Close, but no cigar.

Massive neutron star rules out exotic matter