Neutronové hvězdy jsou nejhustší objekty ve vesmíru, větší než hmota Slunce, ale kondenzované do relativně malé sféry.
Jak velké jsou neutronové hvězdy? Předchozí odhady poloměru se pohybovaly od osmi do šestnácti kilometrů. Astrofyzici na Goetheho univerzitě ve Frankfurtu nad Mohanem dokázali pomocí sofistikovaného statistického přístupu založeného na měření gravitačních vln určit velikost neutronových hvězd na vzdálenost 1,5 kilometru. Zpráva výzkumných pracovníků je uvedena v Physical Review Letters.
Neutronové hvězdy jsou nejhustší objekty ve vesmíru, s hmotností větší než Slunce, ale kondenzované do relativně malé koule. Již více než 40 let je dimenzování neutronových hvězd svatým grálem jaderné fyziky, jehož objev poskytne důležité informace o základním chování jaderných hustot.
Údaje o detekci gravitačních vln ze sloučení neutronových hvězd (GW170817) významně přispívají k řešení tohoto rébusu. Koncem roku 2017 je už profesor Luciano Rezzolla spolu se svými studenty Eliasem Mostem a Lucasem Weichem použili k zodpovězení dlouhodobé otázky o maximální hmotnosti, kterou mohou mít neutronové hvězdy, než se zhroutily do černé díry. Po prvním důležitém výsledku se stejný tým za pomoci profesora Jurgena Schaffnera-Belicha pustil do stanovení přísnějších limitů velikosti neutronových hvězd.
Umělecké znázornění srážky neutronových hvězd, které generovaly gravitační vlny. Uznání: Carnegie Institution for Science.
Závěrem je, že stavová rovnice, která popisuje hmotu uvnitř neutronových hvězd, není známa. Fyzici zvolili statistické metody k určení velikosti neutronových hvězd v úzkých mezích. Vypočítali více než dvě miliardy teoretických modelů tím, že pro ně vyřešili Einsteinovu rovnici, a zkombinovali tento velký datový soubor s omezeními uloženými detekcí gravitačních vln GW170817.
Výsledkem je, že vědci určili poloměr typické neutronové hvězdy v rozmezí 1,5 kilometru: pohybuje se od 12 do 13,5 kilometru, což lze dále vylepšit budoucími detekcemi gravitačních vln.
"Problém však mohl mít více než jedno řešení," komentuje Jurgen Schaffner-Belich. Je možné, že při ultra vysoké hustotě látka dramaticky mění své vlastnosti a přibližuje se k tzv. „Fázovému přechodu“. To je podobné tomu, co se stane s vodou, když zmrzne a přechází z kapaliny do pevné látky. V případě neutronových hvězd tento přechod pravděpodobně převádí běžnou hmotu na hmotu „kvark“a vytváří hvězdy, které mají stejnou hmotnost jako jejich „dvojče“, neutronová hvězda, ale jsou mnohem menší, a proto ještě kompaktnější.
Propagační video:
I když neexistují žádné důkazy o jejich existenci, mohou být věrohodným řešením a frankfurtští vědci tuto možnost vzali v úvahu navzdory dalším komplikacím. Úsilí se vyplatilo: hvězdy dvojčete byly statisticky nepravděpodobné. Toto je důležité zjištění, které nyní umožňuje vědcům potenciálně vyloučit existenci těchto velmi kompaktních objektů. Budoucí pozorování gravitačních vln odhalí, zda mají neutronové hvězdy exotická dvojčata.