Kôra neutrónovej hviezdy je miliardy krát pevnejšia než oceľ

Podľa nových simulácií je kôra neutrónových hviezd 10 miliárd krát pevnejšia než oceľ. To robí povrch týchto superhustých hviezd natoľko pevným, že sa tu môžu udržať dlho trvajúce vypukliny, hrboly, ktoré môžu dať vzniknúť gravitačným vlnám experimentálne registrovateľným na našej Zemi. Neutrónové hviezdy sú vlastne jadrá hviezd, ktoré vznikajú keď relatívne hmotné hviezdy vybuchnú ako supernovy. Sú neuveriteľne husté, pretože približne jedna hmotnosť Slnka je stlačená do gule s priemerom okolo 20 km a niektoré rotujú rýchlosťou stoviek otáčok za sekundu. Kvôli svojej extrémne silnej gravitácii a vysokej rotačnej rýchlosti by prípadne mohli neutrónové hviezdy vytvárať veľké zvlnenia priestoročasu (gravitačné vlny) – ale len v prípade, ak ich povrch obsahuje vypukliny, „hrče“, alebo iné nepravidelnosti, ktoré ich robia asymetrickými. Na vznik týchto hrbolov bol už navrhnutý celý rad mechanizmov. Napríklad: hviezdy by mohli „hltať“ materiál z druhej hviezdy (sprievodcu). Vypukliny môžu ďalej vzniknúť nad teplejšími oblasťami týchto hviezd. Podľa teórie by tieto vypukliny mali byť na vonkajšom povrchu hviezdy stabilné. Predpokladá sa, že neutrónové hviezdy sú tvorené „polievkou“ z neutrónov pokrytou pevnou kôrou. Kôra sa skladá z kryštálov atómov s jadrami bohatými na neutróny. „Ale jednou z veľkých neznámych je pevnosť tejto kôry. Môže skutočne udržať pohorie, alebo sa pod jeho váhou kôra preborí?“ pýta sa Charles Horowitz z Indiana University v Bloomingtone. Keďže laboratórne pokusy nemôžu napodobniť extrémne podmienky na povrchu neutrónovej hviezdy, astronómovia väčšinou predpokladali, že pevnosť kôry by mala byť podobná ako v prípade najpevnejších látok na Zemi. Ale nové počítačové simulácie Horowitza and Kaia Kadaua z Los Alamos National Laboratory ukazujú, že kôra neutrónovej hviezdy je oveľa pevnejšia. Materiály ako skala, či oceľ sa lámu, pretože ich kryštály majú medzery, alebo iné defekty, ktoré vedú k vytvoreniu prasklín. Ale extrémne tlaky v neutrónových hviezdach mnoho takých nedokonalostí vymažú. To vytvára obzvlášť čisté kryštály, ktoré sa ťažšie narušia. Kocka hmoty z kôry neutrónovej hviezdy môže byť pred svojim rozlomením deformovaná 20 násobne viac než taká istá kocka z nehrdzavejúcej ocele. Ale atómy v kôre neutrónovej hviezdy sú k sebe priťahované oveľa silnejšie než v oceli, takže je treba 10 miliárd krát vyšší tlak, aby sa tento materiál dostal na hranicu, kedy sa prelomí. Benjamin Owen z Pennsylvania State University v University Park tvrdí, že simulácie podporili predchádzajúce podozrenia, že kôra neutrónových hviezd môže byť pevnejšia, než astronómovia predtým tvrdili. „Pred niekoľkými rokmi tu boli určité náznaky, ale teraz je to skutočne overené výpočtami,“ hovorí. Owen. Pevnejšia kôra znamená, že neutrónová hviezda unesie väčšie „hrboly“ než sa predpokladalo – „pohorie“ môže dosiahnuť nejakých 10 centimetrov nad povrch a tiahnuť sa v dĺžke niekoľko kilometrov. „Je jasné, že maximálna výška „pohoria“ na neutrónovej hviezde je teraz 10 krát väčšia, než sme si mysleli,“ dodáva Owen. To by mohlo spôsobiť vznik gravitačných vĺn so 100 násobne vyššou energiou, než s akou sa počítalo. Tým by sa zvýšila pravdepodobnosť, že by sme tieto gravitačné vlny mohli zaregistrovať v pozemských experimentoch, ako je napríklad americký Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Simulácie by taktiež mohli objasniť „hviezdotrasenia“ vznikajúce vtedy, keď intenzívne magnetické polia prerážajú kôru neutrónovej hviezdy. Pevnejšia kôra znamená ale i to, že tieto „hviezdotrasenia“ môžu vyprodukovať ešte energetickejšie vzplanutia žiarenia gama, než sme si mysleli

RNDr. Zdeněk Komárek