Je pozostatok po GW170817 neutrónová hviezda, či čierna diera?

Keď v auguste minulého roka splynuli dve neutrónové hviezdy, viedlo to k prvej simultánnej detekcii gravitačných vĺn a elektromagnetického žiarenia a my sme vedeli, že tento úkaz vrhne nové svetlo na proces splývania kompaktných objektov. Tím vedcov hovorí, že teraz máme odpoveď na jednu z najväčších záhad úkazu GW170817: Aký objekt sa vytvoril po tom keď sa neutrónové hviezdy zrazili? Z pozorovaní gravitačných vĺn vieme, že dve neutrónové hviezdy, ktoré splynuli pri úkaze označenom GW170817 mali hmotnosti 1,48 a 1,26 hmotnosti Slnka. Ale výsledný objekt s hmotnosťou okolo 2,7 hmotnosti Slnka nemá definitívnu identitu: zvyšok po splynutí je buď najhmotnejšia známa neutrónová hviezda, alebo na druhej strane najmenej hmotná známa čierna diera. Teoretická deliaca hranica medzi neutrónovými hviezdami a čiernymi dierami je neostrá, silne závisí na tom, aký model použijeme na popis fyziky týchto objektov (presnejšie na stavovej rovnici látky vo vnútri neutrónových hviezd). Pozorovania nám taktiež nepomôžu: doteraz najhmotnejšia známa neutrónová hviezda má hmotnosť približne 2,3 hmotnosti Slnka a na druhej strane najmenej hmotná čierna diera má 4 či 5 hmotností Slnka. To nám zanecháva polohu deliacej čiary medzi oboma druhmi konečných štádií vývoja hviezd značne neistú. Z tohto dôvodu je určenie podstaty zvyšku po GW170817 dôležitý cieľ a preto sa analyzujú staršie pozorovania a pokračuje sa v získavaní nových. Našťastie nemusíme dlho čakať. Tím vedcov vedený Davidom Pooleym (Trinity University and Eureka Scientific) získal totiž nové pozorovania zvyšku po GW170817 z kozmického röntgenového ďalekohľadu Chandra. Skombinovaním týchto nových dát s predchádzajúcimi pozorovaniami sa autori pokúsili urobiť závery o tom, aký objekt zanechalo za sebou toto osudové splynutie. Röntgenové žiarenie vzniká pri zrážke dvoch neutrónových hviezd vtedy, keď rázová vlna po splynutí expanduje a narazí do okolitého medzihviezdneho prostredia tvoreného veľmi riedkym plynom a prachovými časticami.

Prvá detekcia röntgenového žiarenia z GW170817 – asi 9 dní po splynutí – pravdepodobne indikuje moment kedy sa táto interakcia začala. Intenzita röntgenového žiarenia z GW170817 pokračovala v raste počas prvých zhruba 100 dní po splynutí hviezd, ako sa očakávalo pri pokračujúcej expanzii rázovej vlny. Ak vznikla neutrónová hviezda, mal by tu existovať ďalší zdroj röntgenového žiarenia: samotná neutrónová hviezda. Táto emisia by teraz mala začať prevažovať nad emisiou vznikajúcou pri šírení rázovej vlny. Namiesto toho Pooley so spolupracovníkmi zistili, že pozorovaný röntgenový tok z GW170817 značne slabne, čo nenasvedčuje prítomnosti vysoko zmagnetizovanej horúcej neutrónovej hviezdy. Kvôli tomu autori uvádzajú, že toto splynutie vyprodukovalo s najväčšou pravdepodobnosťou čiernu dieru. Ako sa o tom môžeme presvedčiť? Pooley a jeho kolegovia poznamenávajú, že potvrdiť túto teóriu môžeme pozorovaniami ďalší rok. V tom čase by totiž energia uvoľnená zo spomaľujúcej sa rotácie centrálnej neutrónovej hviezdy mala dostihnúť spomaľujúci sa rázový front a zapríčiniť tak dramatické zjasnenie v röntgenovom toku z GW170817. Ak neuvidíme toto zjasnenie, hovoria autori, môžeme s istotou povedať, že pozostatok po GW170817 je čierna diera. Tak či onak, pokračujúce pozorovania tohto zvyšku sú potrebné aj na to, aby sme získali dôležité informácie o fyzike splývania kompaktných objektov, rázových vlnách a ďalších úkazoch.

Publikované v časopise QUARK, 9/2018, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázku: Umelecká predstava splynutia dvoch neutrónových hviezd.
Zdroj obrázka: NASA/CXC/M.Weiss