Bildekreditt: ESA
Rett etter Big Bang trodde man at all saken i universet ble brutt opp i dens minste komponenter. Ved bruk av romteleskopet XMM-Newton prøver et team av astronomer å beregne "kompaktheten" til flere nøytronstjerner - for å se om de går utover tettheten av normal materie.
Et brøkdel av et sekund etter Big Bang, ble all den eldste substanssuppe i universet "brutt" i de mest grunnleggende bestanddeler. Det ble antatt å forsvinne for alltid. Imidlertid mistenker forskere sterkt at den eksotiske suppen av oppløst stoff fremdeles kan finnes i dagens univers, i kjernen av visse veldig tette gjenstander som kalles nøytronstjerner.
Med ESAs romteleskop XMM-Newton er de nå nærmere å teste denne ideen. For første gang har XMM-Newton vært i stand til å måle innflytelsen av tyngdefeltet til en nøytronstjerne på lyset den avgir. Denne målingen gir mye bedre innsikt i disse objektene.
Neutronstjerner er blant de tetteste gjenstandene i universet. De pakker massen av solen inne i en sfære 10 kilometer over. Et stykke nøytronstjerne av sukker terningstørr veier over en milliard tonn. Neutronstjerner er restene av eksploderende stjerner opp til åtte ganger mer massive enn vår sol. De avslutter livet i en supernovaeksplosjon og kollapseres deretter under sin egen tyngdekraft. Interiøret deres kan derfor inneholde en veldig eksotisk form for materie.
Forskere mener at i en nøytronstjerne er tettheten og temperaturene lik de som eksisterer et brøkdel av et sekund etter Big Bang. De antar at når materien er tettpakket som i en nøytronstjerne, gjennomgår den viktige forandringer. Protoner, elektron og nøytroner? komponentene i atomer - smelter sammen. Det er mulig at selv byggesteinene til protoner og nøytroner, de såkalte kvarkene, knuses sammen, noe som gir opphav til et slags eksotisk plasma av ‘oppløst’ materie.
Hvordan finne ut av det? Forskere har brukt tiår på å prøve å identifisere materiens natur i nøytronstjerner. For å gjøre dette, trenger de å vite noen viktige parametere veldig presist: Hvis du kjenner en stjernes masse og radius, eller forholdet mellom dem, kan du få dens kompakthet. Imidlertid har intet instrument blitt avansert nok til å utføre de nødvendige målingene før nå. Takket være ESAs XMM-Newton-observatorium har astronomer for første gang kunnet måle masse-til-radius-forholdet til en nøytronstjerne og oppnå de første ledetrådene til dens sammensetning. Disse antyder at nøytronstjernen inneholder normalt, ikke-eksotisk stoff, selv om de ikke er avgjørende. Forfatterne sier at dette er et? Nøkkel første skritt? og de vil fortsette med søket.
Måten de fikk denne målingen på er først i astronomiske observasjoner, og det regnes som en enorm prestasjon. Metoden består i å bestemme nøytronstjernens kompakthet på en indirekte måte. Tyngdekraften til en nøytronstjerne er enorm - tusenvis av millioner ganger sterkere enn jordens. Dette gjør at lyspartiklene som sendes ut av nøytronstjernen mister energi. Dette energitapet kalles et gravitasjonelt ‘rødt skifte’. Målingen av dette røde skiftet av XMM-Newton indikerte styrken til gravitasjonstrekket og avslørte stjernens kompakthet.
"Dette er en meget presis måling som vi ikke kunne ha gjort uten både den høye følsomheten til XMM-Newton og dens evne til å skille detaljer," sier Fred Jansen, ESAs XMM-Newton prosjektforsker.
Ifølge hovedforfatteren av funnet, Jean Cottam fra NASAs Goddard Space Flight Center, ble "forsøk på å måle det gravitasjonsrøde skiftet gjort rett etter at Einstein publiserte General Relativity Theory, men ingen hadde noen gang kunnet måle effekt i en nøytronstjerne, hvor den skulle være enorm. Dette er nå bekreftet. ”
Originalkilde: ESA News Release
