Neutrónové hviezdy: Kľúč k zlatu a platine vo vesmíre!

Neutrónové hviezdy: Kľúč k zlatu a platine vo vesmíre!

3. júna 2025 Tim Dietrich, profesor teoretickej astrofyziky na Univerzite v Postupime, vyjadril túžbu navštíviť neutrónové hviezdy pomocou kozmickej lode. Tieto extrémne husté, kompaktné objekty vznikajú pri výbuchoch supernov masívnych hviezd a krátko žiaria tak jasne ako celá galaxia. Ich hustota je úchvatná: lyžička materiálu z neutrónovej hviezdy môže vážiť až miliardu ton. Väčšina týchto fascinujúcich nebeských telies sa nachádza v dvojhviezdnych sústavách. Strácajú energiu, až sa nakoniec zrazia a uvoľnia neskutočné množstvo energie. Prvá pozorovaná kolízia neutrónových hviezd sa odohrala 17. augusta 2017, keď boli detekované gravitačné vlny aj svetelné signály, čo znamená míľnik v modernej astronómii. Bola to udalosť GW170817, ku ktorej došlo mimo našej Mliečnej dráhy a ktorá detekovala svetelný signál z kolízie neutrónovej hviezdy v galaxii NGC 4993.

Pri takýchto kolíziách vznikajú nové prvky – vrátane ťažkých prvkov ako zlato a platina. Tieto procesy sú zložité a fascinujúce; zameriavajú sa na produkciu gama lúčov, aké sú pozorované počas kolízie. Pri kolízii v roku 2017 astronomické detektory, ako sú detektory LIGO v Hanforde, Washington a Livingston, Louisiana, zachytili značné množstvo gravitačných vĺn. Tieto boli zaznamenané v priebehu približne 100 sekúnd. Meranie bolo doplnené o detektor Virgo, ktorý spresnil lokalizáciu signálu. Len o 1,7 sekundy neskôr satelity monitora gama žiarenia (GBM) na palube satelitu Fermi detekovali sprievodný záblesk gama žiarenia.

Objavy a teórie o zrážkach neutrónových hviezd

Objav GW170817 znamená začiatok astronómie s viacerými poslami. Táto nová metóda kombinuje rôzne signály na lepšie pochopenie vesmíru. Simultánne meranie gravitačných vĺn a svetelných signálov poskytlo dôležitý dôkaz pre Einsteinovu teóriu relativity. Pravdepodobnosť, že náhodná zhoda gravitačných vĺn a gama lúčov nastane, sa udáva ako 1 ku 200 miliónom. Udalosť potvrdzuje teóriu, že zlučovanie neutrónových hviezd je hlavným zdrojom ťažších prvkov, najmä prvkov r-procesu.

Objav gravitačných vĺn je však len špičkou ľadovca. Výskum z Inštitútu Maxa Plancka pre gravitačnú fyziku ukazuje, že mechanizmy vytvárania magnetických polí pri spájaní neutrónových hviezd možno vysvetliť pomocou počítačových simulácií. Tieto simulácie odhaľujú, že neutrónové hviezdy, ktoré majú priemer len asi 20 kilometrov, sú schopné generovať silné magnetické polia. Tieto magnetohydrodynamické procesy ukazujú, že k posilneniu magnetického poľa prispievajú dva mechanizmy: Kelvinova-Helmholtzova nestabilita a magnetická rotačná nestabilita, ktoré pôsobia ako dynamo.

Asi 60 milisekúnd po zlúčení je cez póly výsledného magnetaru vyvrhnutý prúd, ktorý je zodpovedný za produkciu žiarenia kilonova. Tieto pôsobivé javy ukazujú, že zrážky neutrónových hviezd neprodukujú len veľkolepé gravitačné vlny a svetelné signály, ale aj rôzne prvky a magnetické polia – všetky aspekty, ktoré astrofyziku naďalej fascinujú a poskytujú nový priestor na objavovanie.

Pre budúcnosť zostáva myšlienka cestovať s vesmírnou loďou na takéto udalosti v iných galaxiách viac ako len sen. Koncept warpového pohonu, ktorý by teoreticky mohol umožňovať vyššiu rýchlosť ako svetlo, je založený na fyzikálnych vzorcoch všeobecnej relativity. Ale kým nebudeme môcť podniknúť takéto cesty, kolízia medzi neutrónovými hviezdami zostáva pre astronómiu fascinujúcou a komplexnou témou.