Hvad er en Neutronstjerne? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Astrofysik > Hvad er en Neutronstje...

16. september 2008

Hvad er en Neutronstjerne?

Hej Spørg om Fysik
Jeg har et spørgsmål angående neutronstjerner. Sådan som jeg har forstået det kommer det af en supernova. Men hvad gør en neutronstjerne og mere præcist, hvad er det?

Håber på svar. Mvh
A & M

En stjernes skæbne afhænger af dens masse. Jo tungere en stjerne er, jo kortere tid lever den (man siger at en stjerne "lever" så længe der foregår atomare kernefusionsprocesser i dens indre).

Solen er fx en typisk gennemsnitsstjerne med en masse på ca. 2*1030 kg (Msol) og den forventes at have en levetid på omkring 10 mia. år. Da solsystemet allerede har en alder på godt 4.5 mia. år, er Solen nu omtrent halvvejs i sin cyklus. Der findes stjerner med en masse i intervallet fra knap 0.1 Msol og op til over 100 Msol.

Grafisk gengivelse af en Supernova.

I langt det meste af en stjernes liv frigøres der energi ved fusion af brint. Det er netop strålingstrykket fra denne frigjorte energi som forhindrer at stjernen kollapser under påvirkningen af sin egen tyngde. I slutfasen af dens levetid (de sidste 10%) puster stjernen sig op og bliver til en kæmpestjerne, samtidig med at de indre dele af stjernen trækker sig sammen.

Stjernens radius bliver typisk flere hundrede gange større i denne slutfase. I Solens tilfælde vil den vokse fra sin nuværende radius på ca. 700 000 km og helt ud til Jordens bane (150 mio. km). I denne slutfase af sin livscyklus kan stjernen overleve via fusion af en sekvens af tungere grundstoffer (helium → kulstof → ilt → neon → magnesium → svovl → silicium → jern). Hvor langt en stjernes indre når i denne proces afhænger af stjernens masse. 

Når der ikke længere kan frigøres energi ved fusion ophører det udadrettede strålingstryk og stjernen kollapser og bliver til et såkaldt kompakt objekt. Stjerner der har en masse, som er mindre end 8 Msol, ender deres dage som en hvid dværg. De ydre dele af den oprindelige stjerne kastes af i en smuk planetarisk tåge (der ikke har noget at gøre med dannelse af planeter, som man troede i gamle dage). Hvis den oprindelige stjerne har en masse på mere end 8 Msol vil den eksplodere i en supernovaeksplosion og efterlade en neutronstjerne (I de mest ekstreme tilfælde hvor stjernen oprindeligt vejer mere end 25 Msol vil den kollapse til et sort hul).

En typisk neutronstjerne 

En typisk neutronstjerne har en radius på kun 10 km og en masse på 1.5 Msol. En kubikcentimeter materiale fra en neutronstjerne har en masse på flere hundrede millioner tons. Den er med andre ord ekstrem kompakt og kan betragtes som én stor atomkerne. Som navnet antyder, består en neutronstjerne hovedsagligt af neutroner, men også en mindre andel af protoner.

Når neutronstjernerne er så små, er de meget svære at få øje på med et optisk teleskop. Men heldigvis har en del neutronstjerner et meget kraftigt magnetfelt og en hurtig rotation, som gør at de udsender radiobølger i en kegleformet stråle - nøjagtig som en fyrtårn, der lyser ud over det mørke hav om natten. Disse neutronstjerner kaldes for radiopulsarer og kan observeres med store radioteleskoper.

En anden type af neutronstjerner vi kan detektere hernede fra Jorden er neutronstjerner i såkaldte binære systemer - dvs. neutronstjerner der kredser rundt om en anden stjerne. Hvis de to stjerner er tilpas tætte på hinanden kan neutronstjernen, så at sige, æde gassen fra den anden stjerne, hvorved der udsendes en kraftig røntgenstråling. Disse neutronstjerner kan således ses med røntgendetektorer ombord på satellitter i omløb omkring Jorden.

Den første neutronstjerne blev opdaget i 1967 og i dag kender vi til mere end 2000 neutronstjerner i Mælkevejen. Den hidtil nærmeste kendte af disse befinder sig i en afstand af ca.  280 lysår [og den havde jeg selv fornøjelsen af at opdage i 1993, Thomas].

Med venlig hilsen
Thomas Tauris