Neutronové hvězdy: Klíč ke zlatu a platině ve vesmíru!

Neutronové hvězdy: Klíč ke zlatu a platině ve vesmíru!

3. června 2025 Tim Dietrich, profesor teoretické astrofyziky na Univerzitě v Postupimi, vyjádřil přání navštívit neutronové hvězdy pomocí kosmické lodi. Tyto extrémně husté, kompaktní objekty vznikají při explozích supernov masivních hvězd a krátce září tak jasně jako celá galaxie. Jejich hustota je úchvatná: lžička materiálu z neutronové hvězdy může vážit až miliardu tun. Většina těchto fascinujících nebeských těles se nachází v binárních hvězdných systémech. Ztrácejí energii, až se nakonec srazí a uvolní neuvěřitelné množství energie. První pozorovaná kolize neutronových hvězd se odehrála 17. srpna 2017, kdy byly detekovány jak gravitační vlny, tak světelné signály, což znamená milník v moderní astronomii. Jednalo se o událost GW170817, ke které došlo mimo naši Mléčnou dráhu a detekovala světelný signál ze srážky neutronové hvězdy v galaxii NGC 4993.

Během takových kolizí vznikají nové prvky – včetně těžkých prvků, jako je zlato a platina. Tyto procesy jsou složité a fascinující; zaměřují se na produkci gama paprsků, jako jsou ty pozorované během srážky. Při kolizi v roce 2017 astronomické detektory, jako jsou detektory LIGO v Hanfordu ve Washingtonu a Livingstonu v Louisianě, detekovaly značné množství gravitačních vln. Ty byly zaznamenávány po dobu přibližně 100 sekund. Měření bylo doplněno o detektor Virgo, který zpřesnil lokalizaci signálu. O pouhých 1,7 sekundy později detekovaly satelity Gamma-ray Burst Monitor (GBM) na palubě satelitu Fermi doprovodný gama záblesk.

Objevy a teorie kolem srážek neutronových hvězd

Objev GW170817 znamená začátek multi-messenger astronomie. Tato nová metoda kombinuje různé signály, aby lépe porozuměla vesmíru. Současné měření gravitačních vln a světelných signálů poskytlo důležitý důkaz pro Einsteinovu teorii relativity. Pravděpodobnost, že ke koincidenci gravitačních vln a gama záření dojde náhodně, se udává 1 ku 200 milionům. Událost potvrzuje teorii, že sloučení neutronových hvězd je hlavním zdrojem těžších prvků, zejména prvků r-procesu.

Objev gravitačních vln je však jen špičkou ledovce. Výzkum Institutu Maxe Plancka pro gravitační fyziku ukazuje, že mechanismy za generováním magnetických polí při slučování neutronových hvězd lze vysvětlit pomocí počítačových simulací. Tyto simulace ukazují, že neutronové hvězdy, které mají průměr jen asi 20 kilometrů, jsou schopny generovat silná magnetická pole. Tyto magnetohydrodynamické procesy ukazují, že k posílení magnetického pole přispívají dva mechanismy: Kelvinova-Helmholtzova nestabilita a magnetická rotační nestabilita, které působí jako dynamo.

Asi 60 milisekund po sloučení je přes póly výsledného magnetaru vyvržen proud, který je zodpovědný za produkci záření kilonova. Tyto působivé jevy ukazují, že srážky neutronových hvězd produkují nejen velkolepé gravitační vlny a světelné signály, ale také různé prvky a magnetická pole – všechny aspekty, které astrofyziku nadále fascinují a poskytují nový prostor pro objevy.

Do budoucna zůstává myšlenka cestovat s vesmírnou lodí na takové události v jiných galaxiích víc než jen sen. Koncept warpového pohonu, který by teoreticky mohl umožňovat vyšší rychlosti než světlo, je založen na fyzikálních vzorcích obecné teorie relativity. Dokud však nebudeme moci podniknout takové cesty, srážky mezi neutronovými hvězdami zůstávají pro astronomii fascinujícím a komplexním tématem.