Hory na povrchu neutronových hvězd by měly generovat detekovatelné gravitační vlny

18. 09. 2023

Hvězdy Neutronové hvězdy Gravitační vlny

Neutronové hvězdy patří mezi velmi husté objekty, které zůstanou po explozi středně hmotných hvězd v supernovách. Materiál o několika hmotnostech Slunce je v nich stlačen do pár kilometrů v průměru a jejich silná gravitace vytvoří téměř dokonale kulatý tvar. Vědci se nicméně domnívají, že na povrchu neutronových hvězd mohou existovat nerovnosti. Právě ty by mohly stát za vznikem detekovatelných gravitačních vln.

Neutronová hvězda, magnetické pole

Simulace možného rozložení magnetického pole neutronové hvězdy J0030+0451.

Image credit: NASAs Goddard Space Flight Center

Neutronové hvězdy jsou malé hvězdné objekty dosahující průměru do zhruba 20 kilometrů, které však mají vysokou hmotnost a tedy i hustotu. Vznikají v supernovách na konci života hvězd hlavní posloupnosti, jejichž hmotnost se pohybuje mezi 10 a 30 Slunci (z menších objektů vznikají bílí trpaslíci a z větších černé díry). Hmotnost neutronové hvězdy se pohybuje mezi 1,4 - 2,1 hmotnostmi Slunce. Nejrychleji rotující neutronová hvězda PSR J1748-2446ad se kolem svojí osy otočí více než 700x za sekundu.

Tzv. pohoří na povrchu neutronových hvězd mohou vystupovat pouhé milimetry nad průměrnou výšku zbylého povrchu. Jejich vznik zřejmě souvisí s vnitřní strukturou, které však zatím příliš nerozumíme. Proto se vědci podívali, jak vznikají pohoří a nerovnosti ve slupkách lépe prozkoumaných těles ve sluneční soustavě.

Například Merkur nebo měsíc Enceladus mají tenkou slupku, pod kterou se ukrývá tekuté jádro případně globální oceán. Podobnou strukturu astronomové očekávají také u neutronových hvězd. Pokud by hory na povrchu neutronových hvězd byly podobné těm ve sluneční soustavě, gravitační vlny, které by generovaly, by mohly omezovat rychlost jejich rotace.

Tyto gravitační vlny zatím detekovat nedokážeme, s postupně se zlepšujícími detektory to však brzy může být možné. V budoucnu tak může studium gravitačních vln pomoci s průzkumem neutronových hvězd a jejich nitra.

Gravitační vlny

Gravitační vlny jsou nerovnosti v časoprostoru způsobené interakcí extrémně hmotných těles jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry. Při srážce těchto objektů dochází k deformaci časoprostoru, která se šíří vesmírem a je detekovatelná extrémně citlivými přístroji na Zemi. Díky tomuto efektu mohou vědci zkoumat vzdálené černé díry i bez detekce elektromagnetické radiace (světlo, rádiové vlny, rentgen,...).

  
První detekce gravitačních vln: 14. září 2015 (publikováno v únoru 2016)
  
Počet detekcí: 90 potvrzených do listopadu 2021 (a k tomu desítky dalších detekcí s menší mírou jistoty)
  
Detektory: LIGO, VIRGO, KAGRA