Neutronske zvijezde: ključ zlata i platine u svemiru!

Neutronske zvijezde: ključ zlata i platine u svemiru!

3. lipnja 2025. Tim Dietrich, profesor teorijske astrofizike na Sveučilištu u Potsdamu, izrazio je želju da svemirskom letjelicom posjeti neutronske zvijezde. Ovi iznimno gusti, kompaktni objekti nastaju u eksplozijama supernova masivnih zvijezda i nakratko zasjaju poput cijele galaksije. Njihova gustoća oduzima dah: čajna žličica materijala iz neutronske zvijezde može težiti i do milijardu tona. Većina ovih fascinantnih nebeskih tijela nalazi se u binarnim zvjezdanim sustavima. Gube energiju dok se konačno ne sudare, oslobađajući nevjerojatne količine energije. Prvi opaženi sudar neutronskih zvijezda dogodio se 17. kolovoza 2017., kada su otkriveni i gravitacijski valovi i svjetlosni signali, što je označilo prekretnicu u modernoj astronomiji. Bio je to događaj GW170817, koji se dogodio izvan našeg Mliječnog puta i detektirao je svjetlosni signal od sudara neutronske zvijezde u galaksiji NGC 4993.

Tijekom takvih sudara stvaraju se novi elementi - uključujući teške elemente kao što su zlato i platina. Ti su procesi složeni i fascinantni; oni ciljaju na proizvodnju gama zraka poput onih uočenih tijekom sudara. U sudaru 2017. godine, astronomski detektori, poput detektora LIGO u Hanfordu, Washington, i Livingstonu, Louisiana, detektirali su značajnu količinu gravitacijskih valova. Oni su snimljeni u razdoblju od oko 100 sekundi. Mjerenje je dopunjeno Virgo detektorom, čime je lokalizacija signala bila preciznija. Samo 1,7 sekundi kasnije, sateliti Gamma-ray Burst Monitor (GBM) na satelitu Fermi detektirali su popratni prasak gama zraka.

Otkrića i teorije vezane uz sudare neutronskih zvijezda

Otkriće GW170817 označava početak astronomije s više glasnika. Ova nova metoda kombinira različite signale za bolje razumijevanje svemira. Istodobno mjerenje gravitacijskih valova i svjetlosnih signala dalo je važne dokaze za Einsteinovu teoriju relativnosti. Vjerojatnost da do podudarnosti gravitacijskih valova i gama zraka dođe slučajno iznosi 1 prema 200 milijuna. Događaj potvrđuje teoriju da su spajanja neutronskih zvijezda glavni izvor težih elemenata, posebice elemenata r-procesa.

Međutim, otkriće gravitacijskih valova samo je vrh sante leda. Istraživanje Instituta Max Planck za gravitacijsku fiziku pokazuje da se mehanizmi koji stoje iza stvaranja magnetskih polja u neutronskim zvijezdama koje se spajaju mogu objasniti računalnim simulacijama. Ove simulacije otkrivaju da su neutronske zvijezde, koje imaju samo oko 20 kilometara u promjeru, sposobne generirati jaka magnetska polja. Ovi magnetohidrodinamički procesi pokazuju da dva mehanizma doprinose jačanju magnetskog polja: Kelvin-Helmholtz nestabilnost i magnetska rotacijska nestabilnost, koji djeluju poput dinama.

Oko 60 milisekundi nakon spajanja, mlaz se izbacuje preko polova rezultirajućeg magnetara, koji je odgovoran za proizvodnju kilonova zračenja. Ovi impresivni fenomeni pokazuju da sudari neutronskih zvijezda ne samo da proizvode spektakularne gravitacijske valove i svjetlosne signale, već i niz elemenata i magnetskih polja - sve aspekte koji nastavljaju fascinirati astrofiziku i pružaju novi prostor za otkrića.

Za budućnost, ideja o putovanju svemirskim brodom na takve događaje u drugim galaksijama ostaje više od pukog sna. Koncept warp pogona, koji bi teoretski mogao omogućiti brzine veće od svjetlosti, temelji se na fizikalnim formulama opće relativnosti. Ali dok ne budemo mogli poduzeti takva putovanja, sudar između neutronskih zvijezda ostaje fascinantna i složena tema za astronomiju.