(Goddard Space Flight Center der NASA) Bis zu einer von hundert Sternen in der Milchstraße ist vom Typ „Neutron“. Das sind Objekte, die so unglaublich dicht sind, dass ihr Inneres zusammengedrückt wird, bis sie anfangen, einem riesigen Atomkern zu ähneln.
Aber es ist ein ungewöhnliches Atom, da es überproportional aus Neutronen besteht.
Um zu verstehen, woher diese Neutronen kommen, müssen wir durch die Schichten eines Neutronensterns gehen und verstehen, wie sich die immense Schwerkraft auf den persönlichen Raum einzelner Teilchen auswirkt.
Wie entstehen Neutronensterne?
Tief im Inneren jedes Sterns tobt ein Krieg. Die Schwerkraft zieht an, während die durch Kernreaktionen erzeugte Wärme nach außen drückt und eine relativ stabile Plasmakugel erzeugt.
Früher oder später kühlen die Atomöfen ab. Für Sterne ungefähr Das 10- bis 30-fache der Masse Durch den Wärmeverlust sinkt das kühlere äußere Gas unserer Sonne unter der Anziehungskraft der Schwerkraft schnell und nimmt an Geschwindigkeit zu, bis es auf den dichten Haufen aus heißem Eisen prallt, der sich in seinen letzten Momenten gebildet hat.
Die Stoßwelle erzeugt einen enormen Energieschub und schleudert eine Welle aus heißem Gas und Strahlung in einer Art Supernova-Explosion in den Kosmos. Alles, was übrig bleibt, ist die Eisenkugel im Kern, die etwas schwerer ist als die darin zusammengepferchte Sonne Raum mit einem Durchmesser von etwa 11 Kilometern (6,8 Meilen). und mit einer dünnen (etwa einen Meter dicken) Atmosphäre aus eingefangenem Wasserstoff und Helium überzogen.
Größe eines Neutronensterns im Vergleich zu Manhattan, New York (Goddard Space Flight Center der NASA)
Die Schwerkraft auf diesem Ball ist für eine beobachtbare Struktur so verrückt, wie es nur geht. Wenn Sie auf der Oberfläche dieses stadtgroßen Eisenblocks stehen, spüren Sie die Anziehungskraft der Schwerkraft von etwa 100 Milliarden G.
Nicht, dass du sehr lange stehen würdest.
Was steckt im Inneren von Neutronensternen?
Unter Ihren Füßen spielt sich eine unglaublich seltsame Physik ab.
Starker Druck führt dazu, dass die Eisenkerne in eine riesige kristalline Struktur fallen, die durch die kollektive Verschiebung unzähliger positiver Ladungen entsteht.
Ein Elektronenschleier schwirrt frei durch die Lücken dieses Kristalls und der starke Druck bringt sie gefährlich nahe an die Kerne heran. Dank der Gesetze der Quantenphysik bedeuten die überfüllten Bedingungen, dass Elektronen eine höhere Wahrscheinlichkeit haben, direkt in einem Proton gefunden zu werden, wodurch das Paar in ein frisch gebackenes Neutron und ein umgewandelt wird Neutrino . Neutronen sind subatomare Teilchen mit einer Masse ähnlich einem Proton, aber keiner elektrischen Ladung. Neutrinos sind ein nahezu masseloses neutrales subatomares Teilchen.
Das winzige Neutrino ist klein genug, um der Masse zu entkommen. Aber das Neutron bleibt und bildet seltsame Isotope mit der Masse von Eisen, aber weit weniger Protonen.
Welche Atome gibt es in einem Neutronenstern?
Wenn wir noch tiefer in die Struktur eindringen, finden wir möglicherweise Atome, die so neutronenlastig sind, dass sie zu zerfallen beginnen. Die Theorie besagt, dass Neutronen in diesem atemberaubenden Raum als eine Art dickes Gas „auseinanderdriften“ und unter einem Druck auseinanderdrücken, der nicht durch ihre Ladung, sondern durch eine Regel bestimmt wird, die besagt, dass identische Teilchen dieser Art nicht denselben Raum besetzen können Raum zugleich.
Etwa einen Kilometer im Inneren des toten Sterns besteht diese „Kruste“ jetzt aus einem Neutronennebel mit gelegentlichen Protonen hier und da. Kerne sind so nah beieinander, dass sie aneinander stoßen können.
Mit zunehmender Schwerkraft formen sich einst erkennbare Atomstrukturen zu exotischen Anordnungen – die an erinnern verschiedene Nudelsorten wie Spaghetti und Lasagne – geprägt von einer Balance aus starker Kernkraft und einem Hauch positiver Abstoßung.
Mitten im Herzen von Neutronensternen wird die Physik noch seltsamer. In eine Paaranordnung gezwungen, bilden Neutronen (und das seltene Proton, das sich nicht umgewandelt hat) neue Identitäten, die es ihnen ermöglichen, alle möglichen bisherigen Gesetze zu brechen und seltsame Strömungen zu erzeugen.
Im Zentrum zwingt die Schwerkraft Neutronen möglicherweise dazu, ihre gesamte Individualität zu verlieren. sich in einen „Brei“ verwandeln ihrer Primärteilchen, Quarks.
Würde man diese Quarks noch stärker zusammendrücken, würden sie sich auch gegenseitig überlappen und zu einem Punkt zusammenfallen, der so eng ist, dass wir ihn nicht modellieren können. Mit anderen Worten, es würde ein werden schwarzes Loch .
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