Astronomen voorspellen nieuwe klasse van 'elektrozwakke' ster

Wanneer kleine sterren sterven, storten ze in en vormen neutronensterren waarbij het Pauli-uitsluitingsprincipe verdere instorting voorkomt. Alles wat massiever is, wordt uiteindelijk een zwart gat (met afgesneden op ongeveer 2,1 zonsmassa's).

De afgelopen jaren hebben astrofysici echter berekend dat de evolutie van een ster tot een zwart gat complexer is dan aanvankelijk werd gedacht. Dat komt omdat nadat het Pauli-uitsluitingseffect is doorbroken, sterrenstof andere nucleaire fase-overgangen ondergaat die voldoende energie vrijgeven om de ineenstorting te vertragen, zij het voor een relatief korte tijd.

Astrofysici hebben bijvoorbeeld onlangs een toestand ontdekt tussen een neutronenster en een zwart gat waarin de massa van de ster wordt ondersteund door de energie die vrijkomt wanneer kernmaterie wordt samengeperst tot quarkmaterie. Men denkt dat zogenaamde quarksterren erg op neutronensterren lijken, dus het zal lastig zijn om ze te vinden.

Tegenwoordig stellen De-Chang Dai van de State University van New York in Buffalo en een paar vrienden een geheel nieuw type ster voor die zich vormt na een quarkster maar vóór een zwart gat. Dai en collega's wijzen erop dat er na de quarkovergang nog een andere faseovergang is voorspeld door het standaardmodel van deeltjesfysici.

Dit gebeurt wanneer de quarks zo hard worden geperst dat ze veranderen in een soort elementair deeltje dat een lepton wordt genoemd. Omdat leptonen de elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht ervaren, maar niet de sterke kernkracht, noemt het team dit proces elektrozwakke verbranding.

Dai en co berekenen dat elektrozwakke verbranding voldoende energie zou moeten genereren om de ineenstorting zo'n 10 miljoen jaar uit te stellen. Dat betekent dat er genoeg elektrozwakke sterren zouden moeten zijn om te zien, als astronomen ze kunnen vinden.

Hoe elektrozwakke sterren er precies uit moeten zien, is nog niet duidelijk. Dai en co zeggen dat dit niet zal afhangen van de kern van de ster waar de elektrozwakke verbranding plaatsvindt, maar van de structuur van de buitenste laag waar de fotonen worden geproduceerd die we waarschijnlijk op aarde zullen oppikken. Het beoordelen van de zichtbaarheid van deze fascinerende nieuwe objecten vereist een zorgvuldige modellering van hun buitenste structuur om de helderheid en het spectrum van het foton te bepalen, aldus het team.

Het is een moeilijke taak om te berekenen hoe deze laag zich zal gedragen, maar het team zegt dat ze eraan werken voor toekomstige publicaties. Maar hier is een tip, we zullen het pas zeker weten als Dai en co klaar zijn met hun rekenwerk, maar het slimme geld gokt erop dat elektrozwakke sterren min of meer niet te onderscheiden zijn van neutronensterren. Schaamte!

Referentie: arxiv.org/abs/0912.0520 : Electroweak Stars: hoe de natuur kan profiteren van de ultieme brandstof van het standaardmodel

zich verstoppen