Neutroninės žvaigždės yra tankiausi visatos objektai, didesni už saulės masę, bet sutelkti į palyginti mažą sferą.
Kokio dydžio yra neutroninės žvaigždės? Ankstesni spindulio įvertinimai svyravo nuo aštuonių iki šešiolikos kilometrų. Frankfurto (Vokietija) Goethe universiteto astrofizikai sugebėjo nustatyti neutroninių žvaigždžių dydį iki 1,5 kilometro, taikydami sudėtingą statistinį metodą, pagrįstą gravitacinių bangų matavimu. Tyrėjų ataskaita pateikiama „Physical Review Letters“.
Neutroninės žvaigždės yra tankiausi Visatos objektai, kurių masė yra didesnė už Saulę, tačiau sutelkta į palyginti mažą sferą. Daugiau nei 40 metų neutroninių žvaigždžių dydžio nustatymas yra Šventasis branduolių fizikos gralis, kurį atradus bus suteikta svarbi informacija apie esminį branduolio tankio elgesį.
Duomenys apie gravitacinių bangų aptikimą susijungus neutroninėms žvaigždėms (GW170817) yra svarbus indėlis sprendžiant šį mįslę. 2017 m. Pabaigoje profesorius Luciano Rezzolla kartu su savo studentais Eliasu Mostu ir Lucasu Weichu juos jau panaudojo atsakydamas į seniai užduodamą klausimą apie maksimalią masę, kurią neutroninės žvaigždės gali turėti prieš griūdamos į juodąją skylę. Po pirmo svarbaus rezultato ta pati komanda, padedama profesoriaus Jurgeno Schaffnerio-Belicho, ėmėsi nustatyti griežtesnes neutroninių žvaigždžių dydžio ribas.
Meninis neutroninių žvaigždžių, sukėlusių gravitacines bangas, susidūrimas. Kreditas: Karnegio mokslo įstaiga.
Esmė ta, kad būsenos lygtis, apibūdinanti materiją neutroninių žvaigždžių viduje, nežinoma. Fizikai pasirinko statistinius metodus, kad nustatytų neutronų žvaigždžių dydį siaurose ribose. Jie apskaičiavo per du milijardus teorinių modelių, išsprendę jiems Einšteino lygtį, ir sujungė šį didelį duomenų rinkinį su GW170817 nustatytais gravitacinių bangų apribojimais.
Dėl to mokslininkai nustatė tipiškos neutroninės žvaigždės spindulį 1,5 kilometro skirtumu: jis svyruoja nuo 12 iki 13,5 kilometro, kurį galima dar labiau patobulinti ateityje nustatant gravitacines bangas.
"Tačiau problema galėjo turėti ne vieną sprendimą", - komentuoja Jurgenas Schaffneris-Belichas. Gali būti, kad esant itin dideliam tankiui, medžiaga dramatiškai keičia savo savybes ir artėja prie vadinamojo „fazinio perėjimo“. Tai panašu į tai, kas nutinka vandeniui, kai jis užšąla ir pereina iš skysčio į kietą. Neutroninių žvaigždžių atveju šis perėjimas įprastą medžiagą tariamai paverčia „kvarko“materija, sukurdamas žvaigždes, kurių masė bus tokia pati kaip ir jų „dvynių“- neutronų žvaigždės, tačiau yra daug mažesnės ir todėl dar kompaktiškesnės.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Nors nėra įrodymų apie jų egzistavimą, jie gali būti patikimas sprendimas, o Frankfurto tyrėjai atsižvelgė į šią galimybę, nepaisant papildomų komplikacijų. Pastangos pasiteisino: žvaigždės dvynės buvo mažai tikėtinos. Tai yra svarbi išvada, kuri dabar leidžia mokslininkams potencialiai atmesti šių labai kompaktiškų objektų egzistavimą. Būsimi gravitacinių bangų stebėjimai atskleis, ar neutronų žvaigždės turi egzotiškus dvynukus.