Nevtronske zvezde: ključ do zlata in platine v vesolju!

Nevtronske zvezde: ključ do zlata in platine v vesolju!

3. junija 2025 je Tim Dietrich, profesor teoretične astrofizike na Univerzi v Potsdamu, izrazil željo, da bi z vesoljskim plovilom obiskal nevtronske zvezde. Ti izjemno gosti, kompaktni objekti nastanejo v eksplozijah supernov masivnih zvezd in za kratek čas zasijejo tako močno kot cela galaksija. Njihova gostota je osupljiva: čajna žlička materiala iz nevtronske zvezde lahko tehta tudi milijardo ton. Večina teh fascinantnih nebesnih teles se nahaja v binarnih zvezdnih sistemih. Izgubljajo energijo, dokler končno ne trčijo in pri tem sprostijo neverjetne količine energije. Prvi opazovani trk nevtronskih zvezd se je zgodil 17. avgusta 2017, ko so bili zaznani tako gravitacijski valovi kot svetlobni signali, kar je pomenilo mejnik v sodobni astronomiji. To je bil dogodek GW170817, ki se je zgodil zunaj naše Rimske ceste in je zaznal svetlobni signal trka nevtronske zvezde v galaksiji NGC 4993.

Med takimi trki nastajajo novi elementi – vključno s težkimi elementi, kot sta zlato in platina. Ti procesi so kompleksni in fascinantni; ciljajo na proizvodnjo žarkov gama, kot so tisti, ki so jih opazili med trkom. V trčenju leta 2017 so astronomski detektorji, kot so detektorji LIGO v Hanfordu v Washingtonu in Livingstonu v Louisiani, zaznali veliko količino gravitacijskih valov. Ti so bili posneti v obdobju približno 100 sekund. Merjenje smo dopolnili z detektorjem Virgo, ki je poskrbel za natančnejšo lokalizacijo signala. Le 1,7 sekunde kasneje so sateliti za spremljanje izbruha žarkov gama (GBM) na krovu satelita Fermi zaznali spremljajoči izbruh žarkov gama.

Odkritja in teorije o trkih nevtronskih zvezd

Odkritje GW170817 pomeni začetek astronomije z več sporočili. Ta nova metoda združuje različne signale za boljše razumevanje vesolja. Hkratno merjenje gravitacijskih valov in svetlobnih signalov je zagotovilo pomemben dokaz za Einsteinovo teorijo relativnosti. Verjetnost, da do sovpadanja gravitacijskih valov in žarkov gama pride po naključju, je podana kot 1 proti 200 milijonom. Dogodek potrjuje teorijo, da so združitve nevtronskih zvezd glavni vir težjih elementov, zlasti elementov r-procesa.

Vendar pa je odkritje gravitacijskih valov le vrh ledene gore. Raziskava Inštituta Maxa Plancka za gravitacijsko fiziko kaže, da je mehanizme za nastanek magnetnih polj pri zlivanju nevtronskih zvezd mogoče razložiti z računalniškimi simulacijami. Te simulacije razkrivajo, da so nevtronske zvezde, ki imajo le približno 20 kilometrov v premeru, sposobne ustvarjati močna magnetna polja. Ti magnetohidrodinamični procesi kažejo, da h krepitvi magnetnega polja prispevata dva mehanizma: Kelvin-Helmholtzeva nestabilnost in magnetna rotacijska nestabilnost, ki delujeta kot dinamo.

Približno 60 milisekund po združitvi se čez poli nastalega magnetarja izvrže curek, ki je odgovoren za proizvodnjo sevanja kilonove. Ti impresivni pojavi kažejo, da trki nevtronskih zvezd ne proizvajajo le spektakularnih gravitacijskih valov in svetlobnih signalov, ampak tudi vrsto elementov in magnetnih polj – vsi vidiki, ki še naprej navdušujejo astrofiziko in ponujajo nove možnosti za odkrivanje.

Za prihodnost ostaja ideja o potovanju z vesoljsko ladjo na takšne dogodke v drugih galaksijah več kot le sanje. Koncept warp pogona, ki bi teoretično lahko omogočil hitrejše hitrosti od svetlobnih, temelji na fizikalnih formulah splošne teorije relativnosti. Toda dokler se ne moremo lotiti takšnih potovanj, ostaja trk med nevtronskimi zvezdami fascinantna in kompleksna tema za astronomijo.