Nevtronske zvezde so najgostejši predmeti v vesolju, ki so po masi večji od Sonca, vendar strnjeni v razmeroma majhno kroglo.
Kako velike so nevtronske zvezde? Prejšnje ocene polmera so znašale od osem do šestnajst kilometrov. Astrofiziki z univerze Goethe v Frankfurtu (Nemčija) so lahko s pomočjo izpopolnjenega statističnega pristopa, ki temelji na merjenju gravitacijskih valov, določili velikost nevtronskih zvezd na približno 1,5 kilometra. Poročilo raziskovalcev je predstavljeno v Physical Review Letters.
Nevtronske zvezde so najgostejši predmeti v vesolju, katerih masa je večja od Sonca, vendar zgoščena v razmeroma majhno kroglo. Veliko več nevtronskih zvezd je že več kot 40 let sveti gral jedrske fizike, katerega odkritje bo dalo pomembne informacije o temeljnem vedenju jedrske gostote.
Podatki o odkrivanju gravitacijskih valov zaradi združitve nevtronskih zvezd (GW170817) pomembno prispevajo k reševanju te zagate. Konec leta 2017 je profesor Luciano Rezzolla skupaj s svojimi učenci Eliasom Mostom in Lucasom Weichom že z njimi odgovoril na dolgoletno vprašanje o največji masi, ki jo lahko imajo nevtronske zvezde, preden se sesujejo v črno luknjo. Po prvem pomembnejšem rezultatu se je ista ekipa s pomočjo profesorja Jurgena Schaffner-Belicha lotila postavljanja strožjih omejitev velikosti nevtronskih zvezd.
Umetniška predstavitev trka nevtronskih zvezd, ki ustvarjajo gravitacijske valove. Zasluge: Carnegie Institution for Science.
Bistvo je, da enačba stanja, ki opisuje snov znotraj nevtronskih zvezd, ni znana. Fiziki so izbrali statistične metode za določanje velikosti nevtronskih zvezd v ozkih mejah. Z rešitvijo Einsteinove enačbe zanje so izračunali več kot dve milijardi teoretičnih modelov in združili ta velik nabor podatkov z omejitvami, ki jih je GW170817 nalagal zaznavanje gravitacijskih valov.
Kot rezultat so raziskovalci določili radij tipične nevtronske zvezde v razliki 1,5 kilometra: ta se giblje med 12 in 13,5 kilometrov, kar lahko še izboljšajo s prihodnjimi zaznavami gravitacijskih valov.
"Vendar bi težava morda imela več kot eno rešitev," komentira Jurgen Schaffner-Belich. Možno je, da snov pri izjemno visokih gostotah močno spremeni svoje lastnosti in se približa tako imenovanemu "faznemu prehodu". To je podobno kot pri vodi, ko ta zmrzne in iz tekočine preide v trdno snov. V primeru nevtronskih zvezd ta prehod menda pretvori navadno snov v snov "kvark", pri čemer nastanejo zvezde, ki bodo imele enako maso kot njihov "dvojček", nevtronska zvezda, vendar so veliko manjše in zato še bolj kompaktne.
Promocijski video:
Čeprav ni dokazov za njihov obstoj, so morda verjetna rešitev in frankfurtski raziskovalci so to možnost kljub dodatnim zapletom upoštevali. Trud se je obrestoval: zvezd dvojčkov je bil statistično malo verjeten. To je pomembna ugotovitev, ki znanstvenikom zdaj omogoča, da potencialno izključijo obstoj teh zelo kompaktnih predmetov. Prihodnja opazovanja gravitacijskih valov bodo pokazala, ali imajo nevtronske zvezde eksotične dvojčke.
