Neutrónové hviezdy patria k najextrémnejším objektom vo vesmíre a vznikajú zo zrútených jadier nadobrov (hviezda s hmotnosťou minimálne 10 – 50 hmotností Slnka). Tieto hviezdy vážia viac ako naše Slnko, ale sú stlačené do gule o veľkosti mesta, pričom ich husté jadrá obsahujú hmotu v jedinečných stavoch, ktoré na Zemi nedokážeme replikovať, píše portál ScienceAlert.

Skúmanie neutrónových hviezd

Ako sme už uviedli, jadro týchto exotických hviezd obsahuje hmotu stlačenú do jedinečných stavov, ktoré na Zemi nedokážeme jednoducho replikovať a skúmať. Preto NASA uskutočňuje misie a projekty na štúdium neutrónových hviezd, aby sa dozvedela viac o fyzike ukrytej vo vnútri týchto jedinečných objektov.

Jedným z týchto projektov je Neutron star Interior Composition ExploreR (NICER), röntgenový teleskop umiestnený na Medzinárodnej vesmírnej stanici. NICER deteguje röntgenové žiarenie z horúcich miest na povrchu neutrónových hviezd, kde teploty môžu dosiahnuť milióny stupňov.

Modelovaním času a energií týchto röntgenových lúčov môžu vedci zmapovať tieto horúce miesta a určiť hmotnosť a veľkosť neutrónových hviezd.

Poznanie vzťahu medzi veľkosťou a hmotnosťou neutrónových hviezd pomáha odhaliť „stavovú rovnicu“ ich jadra, ktorá naznačuje, či je táto hmota mäkká (neutróny v jadre sa rozpadajú na exotickú polievku menších častíc) alebo tvrdá (čo naznačuje, že neutróny odolávajú rozpadu). Táto stavová rovnica tiež pomáha pochopiť, ako sa neutrónové hviezdy správajú počas fúzií.

Čo zistili?

Jedným z hlavných cieľov projektu NICER je pozorovanie najbližšieho a najjasnejšieho milisekundového pulzaru, ktorý rotuje rýchlosťou 173-krát za sekundu. Reč je o pulzare PSR J0437-4715, ktorý vedci sledujú už takmer 30 rokov. Pri jeho pozorovaní prostredníctvom rádioteleskopu Parkes sa však vedci stretli s problémami spôsobenými rušením kvôli röntgenovým žiareniam z blízkej galaxie.

Našťastie, vedci teraz dokázali využiť rádiové signály na meranie hmotnosti pulzaru, čo je kľúčovou informáciou pre presné modelovanie údajov. Pri meraní hmotnosti neutrónovej hviezdy sa vedci spoliehali na Shapirov efekt, ktorý hovorí o oneskorení signálu – ten prechádza silným gravitačným polom.

Hmotné objekty, ako sú pulzary, deformujú priestor a čas, čo spôsobuje mikrosekundové oneskorenie rádiových impulzov, keď prechádzajú okolo sprievodnej hviezdy, v tomto prípade bieleho trpaslíka. Tieto oneskorenia sú merateľné pomocou spomínaného teleskopu Parkes.

Vďaka tomu sa podarilo vypočítať, že PSR J0437-4715 má hmotnosť 1,42-krát väčšiu ako naše Slnko, pričom jeho polomer je len 11,4 kilometra. To pomohlo spresniť stavovú rovnicu neutrónovej hviezdy do takej miery, že ide doposiaľ o najpresnejšiu stavovú rovnicu, akú sa nám pre neutrónovú hviezdu strednej hustoty podarilo stanoviť.

Cieľom budúcich štúdií je rozlúštiť, čo to znamená pre prítomnosť exotickej hmoty, ako sú kvarky alebo hyperóny v jadrách neutrónových hviezd.