Neutronstjärna

Neutron stjärnor är en av de mest

Extrema och våldsamma sakerna i universum.

Gigantiska atomkärnor bara några få kilometer i

Diameter, men lika massiva som stjärnor.

Och de är skyldiga sin existens till döden utav något majestätiskt. Stjärnor existerar tack vare en ömtålig balans. Massan av miljoner av miljarder av triljoner av ton plasma pressas inåt av gravitationen och trycker ihop material med så mycket kraft att atomkärnor slås samman. Väte slås ihop till helium. Detta frigör energi, som trycker emot gravitationen och försöker fly. Så länge denna balans existerar, så är stjärnor ganska stabila. Men till slut kommer vätet att förbrukas. Mellanstora stjärnor som våran sol går igenom en gigantisk fas där helium görs om till kol och syre innan de till slut förvandlas till vita dvärgstjärnor.

Men i stjärnor många gånger massan av vår sol blir saker intressanta när heliumet är slut. Under ett ögonblick tippar balansen mellan tryck och strålning, gravitationen vinner och pressar ihop stjärnan mer än innan. Kärnan brinner hetare och snabbare, medans de yttre lagren utav stjärnan sväller till hundratals gånger ursprungsstorleken och slår ihop tyngre och tyngre element. Kol slås ihop till neon i århundraden, neon till syre på ett år, syre till silikon på månader och silikon till järn på en dag. Och sen död. Järn är kärnkraftsaska, det har ingen energi att ge, och kan inte bli sammanslaget till något nytt. Fusionen stannar plötsligt och balansen tippar. Utan fusionstrycket krossas kärnan utav det enorma trycket från stjärnan ovan. Vad som händer nu är fantastiskt, och läskigt. Partiklar som elektroner och protoner vill verkligen inte vara nära varandra.

Men trycket av den kollapsande stjärnan är så kraftfullt att protoner och elektroner slås ihop till neutroner. Som sedan blir sammanpressade lika mycket som i en atomkärna. En järnboll lika stor som jorden blir ihoptryckt till en sfär av ren kärnmassa med storleken av en stad. Men inte bara kärnan, utan hela stjärnan imploderar. Gravitationen drar in de yttre lagren i 25% utav ljusets hastighet. Denna implosion studsar tillbaka på järnkärnan, och producerar en chockvåg som exploderar utåt och skjuter ut resterna av stjärnan i rymden. Detta är vad vi kallar en supernova-explosion, som överglänser hela galaxer. Vad som blir kvar av stjärnan är nu en neutronstjärna. Dess massa är runt en miljon gånger jordens, ihoppressat i ett objekt runt 25 kilometer brett. Den är så kompakt att massan av alla levande människor skulle få plats i en kubikcentimeter av neutronstjärnans materia.

Det är ungefär en miljard ton, i ett utrymme samma storlek som en sockerkub. Eller som Mount Everest i en kaffekopp. Från utsidan är en neutron stjärna ofattbart extrem. Gravitationen är bara svagare än den hos ett svart hål, och om den var lite mer kompakt, skulle den bli ett. Ljus böjs runt den, vilket betyder att du kan se framsidan, och delar av baksidan.

Deras ytor når en miljon grader celsius,

Jämfört med vår sols ynkliga ~6000 grader celsius.

Okej, så låt oss kolla inuti en neutron stjärna. Fastän dessa gigantiska atomkärnor är stjärnor, så är de även på många sätt som planeter, med en fast yta över en flytande kärna. Ytan är extremt hård. De yttre lagren är gjorda av järn som kvarstår efter supernovan, sammanpressade i en kristallstruktur, med ett hav av elektroner som flyter igenom dem.

Djupare ner så trycker gravitationen kärnorna närmre varandra. Vi finner färre och färre protoner, då de flesta slås ihop till neutroner. Tills vi når botten utav ytan. Här trycks atomkärnorna samman så hårt att de börjar röra varandra. Protoner och neutroner arrangeras om, och skapar långa cylindrar eller ark, gigantiska atomkärnor med miljoner protoner och neutroner formade som spaghetti och lasagne. Fysiker kallar detta för nukleär pasta. Nukleär pasta är så tät att det må vara det starkaste materialet i universum, i stort sett oförstörbart. Klumpar utav pasta inuti en neutronstjärna kan till och med skapa berg, som på sin höjd är ett par centimeter höga men många gånger mer massiva än Himalaya. Till slut, under denna pasta, når vi kärnan. Vi är inte riktigt säkra på egenskaperna materia har under detta tryck.

Protoner och neutroner kanske bryts ner till ett hav utav kvarkar, en så kallad kvark-gluon plasma. Några utav dessa kvarkar kanske förvandlas till särkvarkar, och skapa någon sorts udda materia, med egenskaper så extrema att vi har gjort en hel video om det. Eller kanske förblir de protoner och neutroner. Ingen vet med säkerhet, och det är därför man forskar. Det här är ganska tunga ämnen, bokstavligt talat - så låt oss återvända till rymden. När neutronstjärnor först kollapsar, så börjar de att rotera väldigt, väldigt snabbt - likt en ballerina som drar in sina armar. Neutronstjärnor är himlens ballerinor, som roterar många varv i sekunden. Detta orsakar pulser, eftersom deras magnetfält skapar en stråle av radiovågor, som syns varje gång de roterar. Dessa radiopulsarer är den mest kända typen neutronstjärnor. Ungefär 2,000 är kända i Vintergatan.

Dessa magnetfält är de mest kraftfulla i universum, en kvadriljon gånger starkare än Jordens egna precis när de föds. De kallas magnetarer tills de lugnar ner sig lite. Men den absolut bästa sortens neutronstjärnor är vänner med andra neutronstjärnor. Genom att ståla ut energi i form av gravitationsvågor, krusningar i rumtiden, kan deras omloppsbanor förfalla och de dödar varandra i en kilonova-explosion som släpper ut mängder utav deras innanmäten. När de gör detta blir förhållandena så extrama att för ett stund bildas tunga atomkärnor igen. Det är inte fusion som slår samman kärnor denna gång, utan istället tung neutronrik materia som faller isär och återbildas. Endast nyligen har vi lärt oss att detta förmodligen är ursprunget av de flesta tunga ämnen i universum, så som guld, uran, platina och dussintals flera. Så de är nu två neutronstjärnor som kollapsar och blir till ett svart hål, och dör ännu en gång. Stjärnor måste inte bara dö för att skapa elementära partiklar, de måste dö två gånger. Under miljontals år, så kommer dessa atomer blandas ut i galaxen, men några utav dem samlas i moln, som gravitationen drar ihop för att forma stjärnor och planeter, och cykeln upprepas.

Vårat solsystem är ett exempel, och resterna utav neutronstjärnorna som fanns före idag omringar oss. Hela vår teknologiska moderna värld, byggdes utav ämnen som neutronstjärnor skapade för eoner sedan, och skickade på en 13 miljarder lång resa för att till slut skapa oss och våran värld. Och det är rätt häftigt.