Неутронни звезди: Ключът към златото и платината във Вселената!

Неутронни звезди: Ключът към златото и платината във Вселената!

На 3 юни 2025 г. Тим Дитрих, професор по теоретична астрофизика в университета в Потсдам, изрази желанието си да посети неутронни звезди с космически кораб. Тези изключително плътни, компактни обекти се образуват при експлозиите на свръхнови на масивни звезди и за кратко блестят толкова ярко, колкото цяла галактика. Плътността им спира дъха: една чаена лъжичка материал от неутронна звезда може да тежи до един милиард тона. По-голямата част от тези очарователни небесни тела са разположени в двойни звездни системи. Те губят енергия, докато накрая се сблъскат, освобождавайки невероятно количество енергия. Първият наблюдаван сблъсък на неутронни звезди се състоя на 17 август 2017 г., когато бяха открити както гравитационни вълни, така и светлинни сигнали, отбелязвайки крайъгълен камък в съвременната астрономия. Това беше събитието GW170817, което се случи извън нашия Млечен път и засече светлинния сигнал от сблъсък на неутронна звезда в галактиката NGC 4993.

По време на такива сблъсъци се създават нови елементи - включително тежки елементи като злато и платина. Тези процеси са сложни и завладяващи; те са насочени към производството на гама лъчи като тези, наблюдавани по време на сблъсъка. При сблъсъка през 2017 г. астрономически детектори, като детекторите LIGO в Ханфорд, Вашингтон и Ливингстън, Луизиана, откриха значително количество гравитационни вълни. Те са записани за период от около 100 секунди. Измерването беше допълнено от детектор Virgo, който направи локализирането на сигнала по-прецизно. Само 1,7 секунди по-късно сателитите за мониториране на гама-лъчи (GBM) на борда на сателита Fermi откриха съпътстващия гама-изблик.

Открития и теории около сблъсъци на неутронни звезди

Откриването на GW170817 бележи началото на астрономията с множество съобщения. Този нов метод комбинира различни сигнали, за да разбере по-добре Вселената. Едновременното измерване на гравитационни вълни и светлинни сигнали предостави важно доказателство за теорията на относителността на Айнщайн. Вероятността съвпадението на гравитационни вълни и гама лъчи да се случи случайно се дава като 1 към 200 милиона. Събитието потвърждава теорията, че сливането на неутронни звезди е основният източник на по-тежки елементи, особено елементи на r-процес.

Откриването на гравитационните вълни обаче е само върхът на айсберга. Изследване от Института за гравитационна физика Макс Планк показва, че механизмите зад генерирането на магнитни полета в сливащи се неутронни звезди могат да бъдат обяснени чрез компютърни симулации. Тези симулации разкриват, че неутронните звезди, които са само около 20 километра в диаметър, са способни да генерират силни магнитни полета. Тези магнитохидродинамични процеси показват, че два механизма допринасят за усилването на магнитното поле: нестабилността на Келвин-Хелмхолц и магнитната ротационна нестабилност, които действат като динамо.

Около 60 милисекунди след сливането през полюсите на получения магнетар се изхвърля струя, която е отговорна за производството на килонова радиация. Тези впечатляващи явления показват, че сблъсъците на неутронни звезди не само произвеждат грандиозни гравитационни вълни и светлинни сигнали, но също така и разнообразие от елементи и магнитни полета - всички аспекти, които продължават да очароват астрофизиката и предоставят нови възможности за открития.

За в бъдеще идеята за пътуване с космически кораб до подобни събития в други галактики остава нещо повече от мечта. Концепцията за варп задвижване, която теоретично може да позволи по-бързи скорости от светлината, се основава на физическите формули на общата теория на относителността. Но докато не можем да предприемем такива пътувания, сблъсъкът между неутронни звезди остава завладяваща и сложна тема за астрономията.