Sciencemag.cz
Doporučujeme
Heliová hvězda může mít hmotnost až 10 Sluncí a přitom menší průměr než Slunce.
Alejandro Vigna-Gomez z University of Copenhagen (Kodaň) byl v čele týmu, který se pokus vysvětlit existenci nezvykle velkých (hmotných) neutronových hvězdy. Na ně ukazuje nezvyklé pozorování gravitačních vln.
Druhá detekce gravitačních vln pomocí zařízení LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) v roce 2019 odpovídala srážce dvou neutronových hvězd. Při události GW190425 se však spojily nezvykle velké neutronové hvězdy. Tak těžké neutronové hvězdy jsme dosud prakticky neznali.
Dosud je předpokládaný horní limit pro hmotnost neutronové hvězdy něco přes 2 Slunce.
Viz také: Největší neutronová hvězda? Nebo nejmenší černá díra?
Naše znalost neutronových hvězd je ovšem omezena tím, co dokážeme pozorovat – nejčastěji dvojice neutronových hvězd, z nichž jednou je pulsar. Žádný z takových systémů ale nemá hvězdy tak těžké, jako v případě fúze GW190425. Takové hmotnosti už mají spíše černé díry; forma signálu gravitačních vln má ale ukazovat, že šlo opravdu o splynutí neutronových hvězd.
Podle autorů nové studie by vysvětlením mohla být tzv. svlečená (stripped) neboli heliová hvězda. Tyto objekty vznikají ve dvojhvězdných systémech, kdy vnější vodíkový obal je vytlačen druhou hvězdou, takže jádro pak je tvořeno čistým heliem. Taková hvězda může mít hmotnost až 10 Sluncí, ale přitom přitom mít menší průměr než Slunce.
Vědci modelovali tyto typy hvězd a zkoumali, co se s nimi dále stane po jejich výbuchu v podobě supernovy. Mělo by to záviset na dvou faktorech: na hmotnosti jádra, které po ní zůstane, a na síle výbuchu. Závěr má znít, že u heliových hvězd může být část vnějších vrstev helia při explozi odfouknuta, čímž se hmotnost hvězdy sníží natolik, že se již nemůže změnit v černou dírou. To by mohlo potenciálně vysvětlovat, odkud se berou těžké neutronové hvězdy. (PH: No ale pokud se hmotnost hvězdy sníží tak, že se už nemůže stát černou dírou, pak by výsledkem měla být „normální“ neutronová hvězda? Studie každopádně uvádí, že nad určitou hmotnost je výsledkem přeměny heliové hvězdy černá díra, ta zase často nezvykle lehká, jako u fúze neutronové hvězdy a lehké černé díry zaznamenané pomocí gravitačních vln v roce 2020 při události GW200115.)
Zbývá ale ještě druhá otázka. Proč takto těžké neutronové hvězdy nepozorujeme v (nám známých) párech? Snad kvůli tomu, navrhují autoři studie, že ve dvojhvězdách dochází k přenosu hmoty. Jedna hvězda v systému často ztrácí část svého materiálu ve prospěch druhé, hmotnější. V systémech dvou neutronových hvězd může tento přenos hmoty někdy roztočit neutronovou hvězdu na pulsar. Čím větší je však heliové jádro hvězdy, tím méně pravděpodobný je tento proces přenosu hmoty. V systémech, které tvoří masivní neutronové hvězdy, je tedy méně pravděpodobné, že by skončily ve dvojhvězdném systému s pulsarem – což jsou právě dvojice, které dokážeme v rádiovém spektru zachytit my.
Tuto teorii mají podporovat i další údaje z LIGO. Zdá se, že fúze těžkých neutronových hvězd jsou ve vesmíru stejně časté jako fúze o něco méně těžkých neutronových hvězd s pulsary. Je tedy možné, že existuje celá populace binárních systémů velkých neutronových hvězd, které jsou ale pro naše obvyklé detekční metody neviditelné. Nyní bychom však díky LIGO měli být schopni alespoň zpozorovat, když se velmi hmotné neutronové hvězdy slučují.
The Astrophysical Journal Letters, Alejandro Vigna-Gómez et al 2021 ApJL 920 L17
Zdroj: Uviversity of California Santa Cruz, Tim Stephens: Astrophysicists explain the origin of unusually heavy neutron star binaries
Andy Tomaswick: Gravitational Waves Reveal Surprising Secrets About Neutron Stars, Universe Today
