Najľahšia neutrónová hviezda?

Tím astronómov tvrdí, že objavil „najľahšiu“ neutrónovú hviezdu, čo je objav, ktorý by mohol znamenať novú fyziku. Ale iní vedci hovoria, že takéto neobyčajné tvrdenie vyžaduje aj neobyčajný dôkaz. Objekt, o ktorom hovoríme je dobre známa neutrónová hviezda v srdci zvyšku supernovy HESS J1731–347 a je vzdialená viac než 8000 svetelných rokov v súhvezdí Škorpióna. Po opätovnej analýze takmer desaťročných pozorovaní v röntgenovej oblasti, ktoré uskutočnili družice XMM-Newton a Suzaku, Victor Doroshenko a jeho kolegovia z Tübingenskej univerztity v Nemecku, publikovali v Nature Astronomy zistenie, že táto neutrónová hviezda má hmotnosť len 0,8 hmotnosti Slnka.

O neutrónových hviezdach sa však predpokladá, že takúto nízku hmotnosť nemôžu mať. Keď hviezda starne a stráca protiváhu proti gravitácii, jej jadro kolabuje a zmrští sa do gule s rozmerom pozemského mesta. Táto novovzniknutá neutrónová hviezda je taká hustá, že jediná čajová lyžička jej hmoty prenesená na Zem by vážila 4 miliardy ton. Jej vznik spustí aj rázovú vlnu, ktorá rozmetá pri explózii vonkajšie vrstvy hviezdy na plynný oblak, ale zmrštené jadro by malo obsahovať vždy viac materiálu než jednu hmotnosť Slnka. „Neutrónová hviezda s hmotnosťou 0,8 hmotnosti Slnka je pravdepodobne niečo, čo môže spôsobiť nesúhlas väčšiny astronómov pracujúcich v tejto oblasti,“ hovorí Doroshenko. Dôkaz existencie takejto ľahkej neutrónovej hviezdy vychádza z  porovnávania počítačových modelov tepla vyžarovaného z povrchu neutrónovej hviezdy a jej atmosféry s röntgenovými spektrami. Aby to astronómovia mohli urobiť, vychádzajú z určitých predpokladov: napr., že neutrónové hviezdy vyžarujú zo svojho povrchu izotropne a zahrievajú pritom svoju uhlíkovú atmosféru. (Zatiaľ čo samotná neutrónová hviezda je zložená z neutrónov, je obkolesená  atmosférou hrubou len rádovo centimetre a obsahujúcou celé atómové jadrá). Podľa tohto predpokladu Doroshenkov tím reprodukoval röntgenové pozorovania použitím „ľahkého“ modelu neutrónovej hviezdy s hmotnosťou medzi 0,7 a 1,0 hmotnosti Slnka a s rozmerom približne 11,25 km.

Ak je to neutrónová hviezda, hmotnosť a rozmer poukazujú na jej zvláštne vnútro, ktoré sa môže skladať z kvarkov – súčastí, na ktoré sa rozpadávajú neutróny, alebo z iných exotických stavov hmoty. Predchádzajúce pozorovania neutrónových hviezd s vysokými hmotnosťami pomocou röntgenového ďalekohľadu NICER a aj s využitím pozorovania gravitačných vĺn neukázali žiaden taký zlom v prechode z „normálnej“ hmoty k nejakej inej forme hmoty. Takéto merania ale nedošli ani k žiadnemu priamemu rozporu. Je tu však ešte jedna možnosť. Namiesto toho by tento objekt mohol byť „podivná hviezda“ – hviezda zložená výhradne z kvarkov. „To by bol úžasný výsledok, ak by to bola pravda,“ hovorí  Cole Miller (University of Maryland, USA), odborník na neutrónové hviezdy, ktorý nie je spoluautorom tejto práce. Objav by mohol viesť k novému pochopeniu toho, ako neutrónové hviezdy vznikajú, alebo dokonca k neovej fyzike, k novému chápaniu fyziky vysokých hustôt hmoty. Ako ďalej hovorí Cole Miller, problém môže byť aj v predpokladoch, ktoré urobil vedecký tím pri vytváraní modelov neutrónových hviezd. Možno je treba započítať aj magnetické pole, alebo vyžaruje len malá časť povrchu, napríklad v okolí pólov, alebo atmosféra sa môže skladať skôr viac z vodíka než uhlíka. Ak tím astronómov zaráta takéto veci, je možné, že ako najlepší model vyjde neutrónová hviezda s vyššou hmotnosťou. „Chcel by som povedať, že tento druh práce je iste dôležitý,“ dodáva Miller. Doroshenko zdôrazňuje potrebu ďalších pozorovaní na zabezpečenie presnejších meraní. Nie je pochýb, že astronómovia sa znova vrátia k tomuto záhadnému objektu v zvyšku po supernove HESS J1731-347.

Publikované v časopise QUARK 1/2023, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázku nad článkom: Neutrónová hviezda je v strede zvyšku po supernove označenom HESS J1731-347, ktorý je tu nasnímaný v oblasti röntgenového žiarenia.

Zdroj obrázka: Victor Doroshenko and Gerd Pühlhofer / ESA / XMM-Newton / CC BY-SA 3.0 IGO
skyandtelescope.org