Neutroncsillagok: Az arany és a platina kulcsa az univerzumban!

Neutroncsillagok: Az arany és a platina kulcsa az univerzumban!

2025. június 3-án Tim Dietrich, a Potsdami Egyetem elméleti asztrofizika professzora kifejezte óhaját, hogy egy űrhajóval meglátogassa a neutroncsillagokat. Ezek a rendkívül sűrű, kompakt objektumok hatalmas csillagok szupernóva-robbanásai során keletkeznek, és rövid időre olyan fényesen ragyognak, mint egy egész galaxis. Sűrűségük lélegzetelállító: egy teáskanálnyi neutroncsillag anyaga akár egymilliárd tonnát is nyomhat. Ezeknek a lenyűgöző égitesteknek a többsége kettős csillagrendszerekben található. Energiát veszítenek, míg végül összeütköznek, és hihetetlen mennyiségű energiát szabadítanak fel. A neutroncsillagok első megfigyelt ütközésére 2017. augusztus 17-én került sor, amikor gravitációs hullámokat és fényjeleket is észleltek, ami mérföldkövet jelent a modern csillagászatban. Ez volt a GW170817 esemény, amely a Tejútrendszerünkön kívül történt, és az NGC 4993 galaxisban történt neutroncsillagok ütközésének fényjelét észlelte.

Az ilyen ütközések során új elemek jönnek létre – köztük olyan nehéz elemek, mint az arany és a platina. Ezek a folyamatok összetettek és lenyűgözőek; az ütközés során megfigyelthez hasonló gamma-sugárzás termelését célozzák. A 2017-es ütközés során csillagászati ​​detektorok, például a washingtoni Hanfordban és a louisianai Livingstonban található LIGO detektorok jelentős mennyiségű gravitációs hullámot észleltek. Ezeket körülbelül 100 másodperc alatt rögzítették. A mérést a Virgo detektor egészítette ki, amely pontosította a jel lokalizációját. Alig 1,7 másodperccel később a Fermi műhold fedélzetén lévő Gamma-ray Burst Monitor (GBM) műholdak észlelték a kísérő gammasugár-kitörést.

A neutroncsillagok ütközésével kapcsolatos felfedezések és elméletek

A GW170817 felfedezése a több üzenetküldős csillagászat kezdetét jelenti. Ez az új módszer különböző jeleket kombinál az univerzum jobb megértése érdekében. A gravitációs hullámok és a fényjelek egyidejű mérése fontos bizonyítékot szolgáltatott Einstein relativitáselméletéhez. Annak a valószínűsége, hogy a gravitációs hullámok és a gamma-sugarak egybeesése véletlenül következik be, 1 a 200 millióhoz. Az esemény megerősíti azt az elméletet, hogy a neutroncsillagok egyesülése a nehezebb elemek, különösen az r-folyamat elemek fő forrása.

A gravitációs hullámok felfedezése azonban csak a jéghegy csúcsa. A Max Planck Gravitációs Fizikai Intézet kutatása azt mutatja, hogy az egyesülő neutroncsillagok mágneses mezőinek kialakulásában rejlő mechanizmusok számítógépes szimulációkkal magyarázhatók. Ezek a szimulációk azt mutatják, hogy a mindössze 20 kilométer átmérőjű neutroncsillagok képesek erős mágneses teret generálni. Ezek a magnetohidrodinamikai folyamatok azt mutatják, hogy két mechanizmus járul hozzá a mágneses tér erősítéséhez: a Kelvin-Helmholtz instabilitás és a mágneses forgási instabilitás, amelyek dinamóként működnek.

Körülbelül 60 ezredmásodperccel az egyesülés után a keletkező magnetár pólusain egy sugár kilökődik, amely a kilonova sugárzás előállításáért felelős. Ezek a lenyűgöző jelenségek azt mutatják, hogy a neutroncsillagok ütközései nemcsak látványos gravitációs hullámokat és fényjeleket hoznak létre, hanem különféle elemeket és mágneses mezőket is – mindazok a szempontok, amelyek továbbra is lenyűgözik az asztrofizikát, és új lehetőségeket kínálnak a felfedezésre.

A jövőre nézve az az elképzelés, hogy egy űrhajóval utazzunk más galaxisok ilyen eseményeire, nem csupán álom marad. A lánchajtás koncepciója, amely elméletileg fénysebességnél nagyobb sebességet tesz lehetővé, az általános relativitáselmélet fizikai képletein alapul. De amíg nem tehetünk ilyen utazásokat, a neutroncsillagok ütközése továbbra is lenyűgöző és összetett téma marad a csillagászat számára.