Der Supernova-Überrest 3C 58 enthält in seinem Zentrum einen rotierenden Neutronenstern, bekannt als PSR J0205+6449. Astronomen haben diesen und ähnliche Neutronensterne untersucht, um die Natur der Materie in diesen sehr dichten Objekten zu untersuchen. Eine neue Studie, die mit dem Röntgenobservatorium Chandra der NASA und dem XMM-Newton der ESA durchgeführt wurde, zeigt, dass das Innere von Neutronensternen möglicherweise eine Art ultradichter Materie enthält, die sonst nirgendwo im Universum zu finden ist.
In diesem Bild von 3C 58 sind die Röntgenstrahlen niedriger Energie rot, die Röntgenstrahlen mittlerer Energie grün und das Röntgenband hoher Energie blau dargestellt. Die Röntgendaten wurden mit einem gelben optischen Bild aus dem Digitized Sky Survey kombiniert. Die Chandra-Daten zeigen, dass der sich schnell drehende Neutronenstern (auch „Pulsar“ genannt) im Zentrum von einem Ring aus Röntgenemission und einem Jet umgeben ist, der sich über mehrere Lichtjahre erstreckt. Optische Daten zeigen Sterne im Feld.
Das Team dieser neuen Studie analysierte zuvor veröffentlichte Daten von Neutronensternen, um die sogenannte Zustandsgleichung zu bestimmen. Dies bezieht sich auf die grundlegenden Eigenschaften von Neutronensternen, einschließlich der Drücke und Temperaturen in verschiedenen Teilen ihres Inneren.
Die Autoren verwendeten maschinelles Lernen, eine Art künstliche Intelligenz, um die Daten mit verschiedenen Zustandsgleichungen zu vergleichen. Ihre Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein erheblicher Teil der Zustandsgleichungen, die die Löschbarkeit bei höheren Massen nicht berücksichtigen, verworfen werden kann.
Die Forscher machten sich die Tatsache zunutze, dass einige Neutronensterne in der Studie in Supernova-Überresten gefunden werden, darunter 3C 58. Da Astronomen über Schätzungen zum Alter von Supernova-Überresten verfügen, verfügen sie auch über das Alter der Neutronensterne, die in ihnen entstanden sind während der Explosionen, die sowohl die Überreste als auch die Neutronensterne erzeugten. Astronomen fanden heraus, dass der Neutronenstern 3C 58 und zwei weitere viel kühler waren als die übrigen untersuchten Neutronensterne.
Das Team glaubt, dass ein Teil der Erklärung für die schnelle Abkühlung darin besteht, dass diese Neutronensterne massereicher sind als die meisten anderen. Da massereichere Neutronensterne über mehr Teilchen verfügen, könnten spezielle Prozesse ausgelöst werden, die dazu führen, dass Neutronensterne schneller abkühlen.
Eine Möglichkeit für das, was sich im Inneren dieser Neutronensterne befindet, ist eine Art radioaktiver Zerfall in der Nähe ihrer Zentren, bei dem Neutrinos (Teilchen mit geringer Masse, die sich leicht durch Materie bewegen) einen Großteil der Energie und Wärme entziehen, was zu einer schnellen Abkühlung führt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass sich in den Zentren dieser Neutronensterne Arten exotischer Materie befinden, die schneller abkühlen.
