ENGINEERINGNET.BE - Neutronensterren zijn de kleine en extreem dichte overblijfselen van ineengestorte zware sterren. De materie in deze objecten is door de zwaartekracht zo dicht opeengepakt dat in een relatief kleine bol alleen neutronen overblijven. Een theelepel hiervan zou op aarde tonnen wegen.
Astronomen en natuurkundigen proberen de eigenschappen van neutronenmaterie op papier en uit waarnemingen af te leiden. Om dit te doen heeft het onderzoeksteam voor het eerst twee soorten data bij elkaar gebracht: waarnemingen van zwaartekrachtsgolven van neutronensterbotsingen, en metingen van deeltjesversnellers.
Het team gebruikte twee bestaande waarnemingen van botsende neutronensterren via zwaartekrachtsgolven, uit 2017 en 2019. In het licht dat vrijkwam bij de eerste botsing zagen ze dat daarbij sporen van zware metalen, zoals goud, ontstonden. Uit de golven konden de onderzoekers de massa en afmetingen van de botsende neutronensterren afleiden.
Aan die waarnemingen voegden ze gegevens uit de kernfysica toe: bestaande metingen van botsende goudkernen in laboratoria. Dergelijke botsingen comprimeren het kernmateriaal dichter dan in gewone materie, en blijken in staat om modellen voor neutronensterren aan te scherpen.
De gecombineerde metingen suggereren dat een neutronenster met 1,4 maal de massa van de zon al zijn materie samenperst tot een bol met een diameter van circa 24 kilometer. Dit ligt dicht bij eerdere schattingen, maar is nauwkeuriger dankzij de combinatie van waarnemingen uit verschillende velden. Voor de analyse zijn ook gegevens gebruikt van NICER, een meetinstrument aan boord van het ISS-ruimtestation.
“Deze verbeterde dichtheidsschattingen uit zware-ionenbotsingen laten zien dat we de kloof tussen nucleaire theorie en astrofysische waarnemingen in de toekomst kunnen overbruggen, door elkaar aan te vullen,” zegt prof. Chris Van Den Broeck van Universiteit Utrecht.
De onderzoekers verwachten dat in de toekomst nieuwe gegevens uit beide velden gemakkelijk gecombineerd kunnen worden om het begrip van extreem dichte materie verder te verbeteren.
In het GSI-laboratorium in Darmstadt wordt momenteel het FAIR-experiment gebouwd, waarin dichtheden kunnen worden bereikt die vergelijkbaar zijn met de dichtheden die in neutronensterren voorkomen.
