Quark Star speelt rol in nieuwe theorie voor de helderste Supernovae

ST. LOUIS? Quark-sterren, exotische objecten die nog direct moeten worden waargenomen, maken deel uit van een nieuwe theorie om enkele van de helderste stellaire explosies te verklaren die in het universum zijn opgenomen.

Superlichte supernovae, die meer dan 100 keer meer lichtenergie produceren dan normale supernovae en in ongeveer één op de 1000 supernova-explosies voorkomen, hebben astrofysici lang verbijsterd. Het probleem is het vinden van een bron voor al die extra energie.

Universiteit van Calgary astrofysici Denis Leahy en Rachid Ouyed denken dat ze een mogelijke bron hebben? de explosieve omzetting van een neutronenster in een quarkster.

Een neutronenster is een compact stellair lijk met een massa gelijk aan ongeveer 1,5 zonnen verpakt in een ruimte die niet meer dan 16 mijl (26 km) breed is. Hoewel het nog steeds slechts theoretisch is omdat er nog geen direct bewijs bestaat, wordt een quarkster verondersteld nog dichter te zijn en een vergelijkbare massa in te pakken in een object dat slechts 19 km lang is.

De computermodellen van Leahy en Ouyed suggereren dat een quark-nova-explosie de extra energie verklaart die wordt waargenomen in superlichte supernovae. De eigenschappen die ze in hun simulaties aantroffen, kwamen overeen met die van drie van de meest lichtgevende supernova's tot nu toe: SN2006gy, SN2005gj en SN2005ap.

"In theorie, wanneer een neutronenster in een quarkster verandert, geeft het veel energie vrij en produceert het iets dat eruitziet als een supernova-explosie in termen van energetica," zei Leahy tijdens een presentatie van de resultaten vandaag, hier op een bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS).

De low-down

Hier is hoe het scenario zou kunnen werken: de explosieve ineenstorting van een massieve ster genereert een neutronenster. Als die neutronenster massaal genoeg is, zal de neutronenster worden omgezet in een quarkster, die vol zit met quarks.

"Als je een neutronenster massaal genoeg maakt, comprimeert de zwaartekracht hem, zodat je een hogere en hogere dichtheid in het midden krijgt," zei Leahy. "Als je materie comprimeert tot een voldoende hoge dichtheid krijg je quark materie."

Omdat quarks een lagere energietoestand zijn dan neutronen, moet de conversie veel energie vrijmaken, genoeg om een ​​tweede explosie aan te wakkeren die een quark-nova wordt genoemd.

In een typische supernova-explosie wordt het grootste deel van de vrijgekomen energie gebruikt om de gaswolk af te duwen wanneer de ster instort. Dit zogenaamde omhulsel van gas breidt zich uit naar buiten. Slechts een fractie van een procent van de energie gaat naar de spectaculaire lichtshows van supernovae.

Leahy zei dat als een tweede explosie, de quark-nova, 10 tot 20 dagen na de supernova zou plaatsvinden, de energie niet in de uitbreiding van de gasomhulling zou hoeven te gaan. In plaats daarvan zou het grootste deel van de energie in de vorm van lichtstraling zijn. Die straling zou de helderste supernova kunnen verklaren, zei hij.

Vreemde zaak

De resultaten zijn om twee redenen van bijzonder belang: eerder hadden astronomen geen bevredigende verklaring voor superlichtgevende supernovae; en het model levert indirect bewijs voor het bestaan ​​van quarksterren, zei Leahy.?

"Niemand heeft een bevredigende verklaring gegeven voor deze superlichte supernovae," vertelde Leahy ProfoundSpace.org. "Tot iemand dat doet met een normaal mechanisme, denk ik dat het [deze theorie] enig bewijs levert, omdat je die energie moet krijgen."

Quarks worden beschouwd als de kleinste elementaire deeltjes die de bouwstenen vormen voor protonen en neutronen, die op hun beurt atomen vormen. Terwijl gedacht wordt dat protonen en neutronen uit drie quarks bestaan, bestaat een kortlevend deeltje, een pion genaamd, uit slechts twee quarks en vervalt uiteindelijk in fotonen, elektronen en neutrino's.

Dus de bevinding, hoewel theoretisch, brengt astronomen een stap dichter bij het begrijpen en mogelijk vinden van meer bewijs voor het bestaan ​​van quarks.

Andere verklaringen voor de heldere supernova's zijn mogelijk, aldus de onderzoekers, dus nader onderzoek is nodig om het nieuwe quark-novamodel te bevestigen.

Dit werk werd ondersteund door de Natural Sciences and Engineering Research Council van Canada.

  • Video: Supernova? Vernietiger, Schepper
  • Top 10 raarste dingen in de ruimte
  • Galerij: Spitzer's Infraroodaanzichten van het universum