Neutronstjärnor är jättestjärnornas onda spöken: heta kärnor av exotisk materia som blivit över från supernovor. Som termosar fyllda med varm nudelsoppa tar de evigheter att svalna. Men nu tror forskare att de vet hur dessa stjärnor gör det: med en gigantisk portion pasta.
Nej, dessa alltför täta stjärnlik är inte fyllda med spagetti. Istället svalnar neutronstjärnor och frigör eteriska partiklar som kallas neutriner. Och ny forskning visar att de klarar denna uppgift tack vare en mellanliggande typ av materia som kallas kärnkraftspasta, ett vågigt, lindat material där atomerna är nästan, men inte riktigt, blandade med varandra. Denna nukleära pastastruktur skapar regioner med låg densitet inuti stjärnorna, vilket gör att neutriner och värme kan fly.
En tesked materia samlad från ytan av en neutronstjärna skulle väga miljarder ton, mer än alla människor på jorden tillsammans. Sådan densitet hjälper den att hålla värmen mycket bra. Och medan vår sol, som anses vara en gul dvärg, avger mycket av sin värme som ljus, stiger ljuspartiklar som produceras inuti en neutronstjärna sällan upp till ytan för att fly. Men dessa våldsamma stjärnor - var och en ungefär lika stor som en amerikansk stad - lugnar sig så småningom, främst genom att släppa ut neutriner.
"Pastan är något mellan kärnämne och vanlig materia", säger studiens medförfattare Charles Horowitz, fysiker vid University of Illinois. "Om du börjar klämma in saken riktigt, riktigt hårt i en neutronstjärna, kommer kärnorna att komma närmare och närmare varandra och så småningom börja kollidera," sa Horowitz till WordsSideKick.com. "Och när de börjar kollidera händer konstiga saker."
Vid något tillfälle stiger trycket så högt att strukturen av vanlig materia helt kollapsar till en odifferentierad kärnkraftsbuljong. Men precis innan det händer finns det ett pastaområde.
Forskare har vetat under större delen av det senaste decenniet att denna pasta finns inuti neutronstjärnor, precis under deras skorpa i området där vanlig materia omvandlas till konstig, dåligt förstådd kärnämne. Och de visste också att neutrinoutsläpp hjälper till att kyla neutronstjärnor. Ny forskning visar hur pasta hjälper till att avvärja neutriner.
Grundformeln för neutrinobildning i en neutronstjärna är enkel: neutronen sönderfaller och förvandlas till en något lättare proton med låg energi och en ultralätt neutrino. Detta är en enkel process som man vet äger rum någonstans i rymden, inklusive vår sol. Men för att det här receptet ska fungera måste rätt förutsättningar finnas. Och i en neutronstjärna ser förhållandena inte ut så. Forskarna visade att neutrino-utsläpp från kärnmassan förmodligen är mycket effektivare än neutrino-utsläpp från kärnan i en neutronstjärna. Det betyder att det mesta av kylningen beror på pastan.
Enligt Horowitz tyder denna forskning på att neutronstjärnor svalnar långsammare än väntat. Så de lever längre. Enligt honom kommer rymdtidens historia att behöva ändras för att ta hänsyn till deras övernaturliga motstånd mot extrem värme i evigheter.
Läs också: