Bugün öğrendim ki: Nötron yıldızlarının içinde, bilim insanlarının "nükleer makarna" olarak adlandırdığı, spagetti ve lazanyaya benzeyen, son derece yoğun ve evrendeki en güçlü madde olduğuna inanılan tuhaf bir madde bulunabileceği düşünülüyor.
Nötron yıldızlarındaki teorik madde
Astrofizik ve nükleer fizikte nükleer makarna, nötron yıldızlarının kabuklarında var olduğu varsayılan teorik bir dejeneratif madde türüdür. Eğer varsa, nükleer makarna evrendeki en güçlü malzeme olacaktır.[1] Bir nötron yıldızının yüzeyi ile çekirdekteki kuark-gluon plazması arasında, 1014 g/cm3 madde yoğunluklarında, nükleer çekim ve Coulomb itme kuvvetleri karşılaştırılabilir büyüklüktedir. Kuvvetler arasındaki rekabet, nötronlar ve protonlardan oluşan çeşitli karmaşık yapıların oluşumuna yol açar. Astrofizikçiler, yapıların geometrisi çeşitli makarna türlerini andırdığı için bu yapı türlerine nükleer makarna adını verirler.[2][3]
Oluşum
Nötron yıldızları, süpernova olayından sonra dev yıldızların kalıntıları olarak oluşur. Öncü yıldızlarının aksine, nötron yıldızları gaz halinde bir plazmadan oluşmaz. Aksine, kompakt kütlenin yoğun yerçekimi çekimi elektron dejenerasyon basıncını yener ve yıldız içinde elektron yakalamanın meydana gelmesine neden olur. Sonuç, öncü yıldızdan binlerce kat daha küçük bir alanı kaplayan, seyrek protonlar ve elektronların serpiştirildiği, neredeyse saf nötron maddesinden oluşan kompakt bir topdur.[4]
Yüzeyde, basınç, helyum ve demir gibi geleneksel çekirdeklerin birbirinden bağımsız olarak var olamayacağı ve çekirdeklerinin karşılıklı Coulomb itmesi nedeniyle birbirine ezilmeyeceği kadar düşüktür.[5] Çekirdekte ise basınç o kadar yüksektir ki, bu Coulomb itmesi bireysel çekirdekleri destekleyemez ve teorize edilen kuark-gluon plazması gibi bir tür aşırı yoğun madde var olmalıdır. [atıf gerekli]
Küçük bir proton popülasyonunun varlığı, nükleer makarnanın oluşumu için zorunludur. Protonlar ve nötronlar arasındaki nükleer çekim, iki protonun veya iki nötronun nükleer çekiminden daha büyüktür. Nötronların, protonların elektrik itmesine karşı geleneksel atomların ağır çekirdeklerini stabilize etme şekline benzer şekilde, protonlar da makarna fazlarını stabilize eder. Protonların elektrik itmesi, çekirdekler arasındaki çekici kuvvet ve yıldızdaki farklı derinliklerdeki basınç arasındaki rekabet, nükleer makarnanın oluşumuna yol açar.[6]
Fazlar
Nükleer makarna bir nötron yıldızında gözlemlenmemiş olsa da, fazlarının nötron yıldızlarının iç kabuğunda, yüzeydeki geleneksel madde ile çekirdekteki aşırı yoğun madde arasında bir geçiş bölgesi oluşturarak var olduğu düşünülmektedir. Tüm fazların amorf olması ve heterojen bir yük dağılımına sahip olması beklenir.[2] Bu geçiş bölgesinin üst kısımlarına doğru basınç, geleneksel çekirdeklerin çok daha büyük yarı küresel koleksiyonlar halinde yoğunlaşmasını sağlayacak kadar büyüktür. Bu oluşumlar, yüksek nötron içerikleri ve on ila yüzlerce nükleon arasında değişebilen boyutları nedeniyle yıldızın dışında kararsız olacaktır. Bu yarı küresel faza gnocchi fazı denir.[7]
Gnocchi fazı sıkıştırıldığında, kabuğun daha derin katmanlarında beklendiği gibi, gnocchi'deki protonların elektrik itmesi, bireysel kürelerin varlığını desteklemek için tam olarak yeterli değildir ve bunlar, uzunluklarına bağlı olarak binlerce nükleon içerebilen uzun çubuklar halinde ezilirler. Bu çubuklara spagetti fazı denir. Daha fazla sıkıştırma, spagetti fazı çubuklarının kaynaşmasına ve lasanya fazı adı verilen nükleer madde katmanları oluşturmasına neden olur. Lasanya fazının daha fazla sıkıştırılması, dış çekirdeğin tek tip nükleer maddesini verir. İç kabuğa daha derinlemesine ilerledikçe, nükleer makarnadaki delikler silindirik (bazıları tarafından bukatini fazı veya anti-spagetti fazı olarak adlandırılır) şekilden, dağınık küresel deliklere (İsviçre peyniri fazı olarak adlandırılabilir) dönüşür.[6] Çekirdek-kabuk arayüzünde çekirdekler kaybolarak yıldızın sıvı nötron çekirdeğine geçer.
Makarna fazları ayrıca homoloji gruplarıyla karakterize edilen ilginç topolojik özelliklere de sahiptir.[7]
Tipik bir 1.4 güneş kütlesinde (M☉) ve 12 km yarıçaplı bir nötron yıldızı için, kabuktaki nükleer makarna tabakası yaklaşık 100 m kalınlığında olabilir ve yaklaşık 0.01 M☉ kütleye sahip olabilir. Kütle açısından, bu, bir nötron yıldızının kabuğunun önemli bir kısmını oluşturur.[8][9]
Ayrıca bakınız
Nötron yıldızı birleşmesi