Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vnitřní struktura neutronových hvězd je pro naše pozorování prozatím nepřístupná. Neznáme žádnou „stavovou rovnici“, která by neutronové hvězdy popisovala, respektive máme různé modely. Dokonce i poloměr neutronové hvězdy je velmi obtížné změřit, takže i takový obecný parametr, jako je (celková, průměrná) hustota materiálu, spíše jen hrubě odhadujeme.
Carolyn Raithel a Elias Most z Princeton University nyní uvádějí, že bychom se mohli alespoň trochu posunout vpřed. Namísto poloměru navrhují jako veličinu charakterizující neutronovou hvězdu používat tzv. spektrální frekvenci vrcholu (f2, peak spectral frequency). Jak onu f2 změřit? Srážky mezi neutronovými hvězdami vedou k silným emisím gravitačních vln, které se od jejich prvního zachycení v roce 2017 měří opakovaně. Přinejmenším v principu lze ze signálu gravitačních vln emitovaných kmitajícím pozůstatkem dvou splynutých neutronových hvězd vypočítat právě i f2.
Věc má ovšem další háček. Očekávalo se, že f2 bude nějak přímo odpovídat poloměru. Raithel a Most však ukázali, že to nemusí být vždy pravda. K výpočtu poloměru z f2 potřebujeme ještě další informaci, alespoň pro vyšší hustoty (poznámka PH: chápu-li dobře, jde o jakousi směrnici/derivaci vztahu mezi dalšími veličinami). Nový poznatek má nicméně vědcům pracujícím s novou generací observatoří gravitačních vln (nástupci v současnosti fungujícího LIGO) umožnit lépe využívat data získaná ze splývání neutronových hvězd.
Mezi věcmi, která nás speciálně zajímají, je např. to, zda se v nitru neutronových hvězd neutrony při obrovském tlaku nerozpadají ve fázovém přechodu na samotné kvarky (tedy cca otázka existence tzv. kvarkových hvězd).
Animace ukazuje fúzi neutronových hvězd. Gravitační vlny (bledé oblouky) odčerpávají jejich kinetickou energii, což způsobuje, že se hvězdy přibližují k sobě a nakonec se srazí. Poté se část úlomků se rozletí v proudech částic pohybujících se téměř rychlostí světla a vytvoří krátký záblesk gama záření (purpurová barva). Kromě ultrarychlých proudů, které způsobí gama záření, vznikají při splynutí také pomaleji se pohybující úlomky. Výtrysk poháněný jejich akrecí na těleso vzniklé fúzí vyzařuje rychle slábnoucí ultrafialové světlo (fialová). Hustý oblak horkých trosek, který byl těsně před srážkou oddělen od neutronových hvězd, produkuje viditelné a infračervené světlo (modrobílá až červená). Později, jakmile se zbytky výtrysků směřující k nám v našem zorném poli rozšířily, bylo detekováno rentgenové záření (modrá barva). Kredit: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab
Carolyn A. Raithel et al, Characterizing the Breakdown of Quasi-universality in Postmerger Gravitational Waves from Binary Neutron Star Mergers, The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac7c75
Zdroj: Institute for Advanced Study / Phys.org
