Opavští fyzikové měří „obezitu“ neutronových hvězd. Navazují na výzkum legendárního Kipa Thorna

Opavští fyzikové se kromě černých a červích děr (viz PANORAMA 21.STOLETÍ 1/2022) věnují výzkumu i dalších mimořádně kompaktních objektů ve vesmíru. Jedním z nich jsou neutronové hvězdy – mimořádně husté pozůstatky po vzplanutích supernov, které jsou tvořeny velmi hustou látkou složenou převážně z neutronů.

V nedávné vědecké práci se zaměřili na poměrně nově zkoumanou vlastnost – míru kompaktnosti blízko jejího povrchu, kterou obrazně nazvali pracovně „obezitou“. Navazují tak na výzkum legendárního astrofyzika Kipa Thorna, který se proslavil mimo jiné tím, že se podílel na scénáři filmu Interstellar z roku 2014.

Neutronová hvězda je velmi hmotný a extrémně malý stelární objekt (s extrémní hustotou při poloměru jen několika desítek kilometrů, ale hmotnosti až několika Sluncí), který je pozůstatkem po výbuchu supernovy typu Ib, Ic nebo II (hmotné hvězdy, které na sklonku svého života ztratí velkou část hmoty silnými hvězdnými větry nebo gravitační interakcí s dalším hvězdným průvodcem).

V závěrečné fázi života velmi hmotné hvězdy její vlastní gravitace stlačí jádro do obřích hustot a tlaků a toto jádro se stává neutronovou hvězdou, tvořenou tzv. degenerovaným neutronovým plynem (elektrony jsou „vtlačeny“ do protonů a vznikají neutrony) zachovávající si mimořádně silné magnetické pole.

Jde vlastně o takový „zamrzlý“ pozůstatek po hmotné hvězdě, která ovšem neměla dostatek hmoty na to, aby se stala černou dírou (extrémně kompaktní objekt, který je díky své gravitaci vtlačen pod horizont událostí, tedy pod hranici, která nedovolí uniknout ani částicím světla).

Pokud jsou neutronové hvězdy dobře „namířené“ svou rotační osou směrem k Zemi, můžeme pozorovat pravidelné záblesky s velmi velkou frekvencí, které se dají přirovnat k blikajícímu majáku. Takovému typu neutronových hvězd se říká pulzar.

V opačném případě lze detekovat díky záření hmoty, která na ní dopadá z okolí a vytvoří tzv. akreční disk.

Srovnání velikosti neutronové hvězdy a Mnichova

V 60. letech minulého století se američtí astrofyzikové Kip Thorne a James Hartle pokusili matematicky popsat vnějšek pomalu a stabilně rotujícího hmotného tělesa s využitím obecné teorie relativity pomocí legendárních Einsteinových rovnic, přičemž v podstatě popsali chování takové neutronové hvězdy v časoprostoru.

Problém ale je, že i když neutronové hvězdy existují a můžeme je pozorovat (například jako zmíněné pulzary), nikdo v jejich blízkém okolí nikdy nebyl a dá se jen odhadovat, jak taková neutronová hvězda opravdu vypadá.

Hartleho-Thorneův model je přitom jistou „odnoží“ obecného matematického modelu novozélandského astrofyzika Roye Kerra, jednoho z největších současných vědců, který vytvořil základy teoretického výzkumu rotujících černých děr.

„Hartle s Thornem tedy našli matematickou cestu, jak neutronové hvězdy či další hmotné kompaktní objekty od černých děr odlišit. Více ale modely nedokázaly,“ upřesňuje prof. Zdeněk Stuchlík z Fyzikálního ústavu v Opavě.

Anne Hathaway ve snímku Christophera Nolana Intestellar, na jehož přípravě se podílel i Kip Thorne

Opavští fyzikové přišli s novým nástrojem, jak lépe poznat „tělo“ neutronové hvězdy. Ve své nové vědecké práci navazují na všechny tři známé fyziky (ze kterých je veřejnosti nejznámější je právě nositel Nobelovy ceny Kip Thorne díky své účasti na přípravě scénáře k filmu Interstellar).

Vycházejí z toho, že díky Hartleovu-Thorneovu modelu jsou schopni odlišit neutronovou hvězdu od černé díry a následně vyhodnocují její interakci s okolní hmotou, pokud je neutronová hvězda součástí dvojhvězdy.

„Zavedli jsme pracovní teorii, které říkáme teorie rezonanční výhybky,“ popisuje Mgr. Kateřina Klimovičová, spoluautorka vědecké práce. Tato teorie pomáhá popsat změny vysokoenergetického rentgenového záření, spojeného s periodickými oscilacemi v discích kolem neutronových hvězd, které pocházejí z hmoty „vysáté“ z druhé hvězdy. „Právě tyto oscilace jsou odlišné od těch, které pozorujeme u černých děr obecně interagujících se svým okolím jinak velmi podobně, a tak můžeme s jistotou říct, že jde o neutronovou hvězdu,“ popisuje Dr. Andrea Kotrlová, další spoluautorka vědecké práce. Doc.

Jan Shee a doc. Gabriel Torök, členové vědeckého týmu, pak doplňují: „Díky těmto oscilacím jsme schopni celkem přesně určit parametry neutronových hvězd – například hmotnost nebo rychlost rotace.“ Jednou ze zajímavých vlastností, kterou fyzikové na základě nového modelu odhalili, je fakt, že neutronová hvězda mění rovněž svůj obvod.

„Tuto vlastnost jsme nazvali ‘obezitou’ neutronových hvězd a z vědeckého hlediska je to extrémně zajímavý jev, který posouvá výzkum těchto objektů významně dopředu. Obezita neboli kompaktnost v podstatě popisuje chování hmoty uvnitř neutronové hvězdy na úrovni elementárních částic, což můžeme fyzicky porovnat s experimenty prováděnými na urychlovačích.

Poprvé tak začínáme hlouběji chápat tyto doposud stále poměrně záhadné kosmické objekty,“ uzavírá profesor Stuchlík.

Rubriky:  Vesmír
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Vesmírné zahradničení: Vědci z NASA...

Američtí vědci z Floridy slaví úspěch! V půdě odebrané z Měsíce totiž...

Cestování do vesmíru má stopku:...

Národní úřad pro letectví a vesmír byl s ohledem nevyhovující stav skafandrů...

Trable na Marsu: Tamnímu...

NASA hlásí jisté potíže s marsovským vrtulníkem Ingenuity. Kvůli...

Už se to blíží! SpaceX se chystá...

Je to sotva několik dnů, co prezidentka a hlavní provozní ředitelka...

Opavští fyzikové měří „obezitu“...

Opavští fyzikové se kromě černých a červích děr (viz PANORAMA 21.STOLETÍ 1/2022)...

Astronomové objevili nový druh...

Tým astronomů pozoroval pomocí dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře...

Astronomové zaznamenali překvapivé...

Mezinárodní tým astronomů využíval uplynulých 17 let řadu pozemních...

Společnost SpaceX zažila vydařenou...

Loď společnosti SpaceX Crew Dragon se čtyřčlennou posádkou vedenou bývalým kosmonautem...

Astronomové u Proximy Centauri...

Tým astronomů využívající dalekohled VLT na Evropské jižní observatoři (ESO) v...

Zázraky pod taktovkou startupu?...

Tak tohle tady ještě nebylo! Startup Rocket Lab chce zachytit svou raketu...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Ve starověkém městě Ur se trestalo podle biblického hesla oko za oko

Ve starověkém městě Ur se...

Právo urputně hájí starověký král Šulgi. „Mezopotámští králové brali svůj úkol...
Obr z Cardiffu: Vtípek, který oklamal Ameriku

Obr z Cardiffu: Vtípek, který...

„Zemi v dávných dobách obývali obři!“ hlásají novinové titulky...
Camp David: Místo, kde se píšou dějiny, obdivuje Churchill či Břežněv

Camp David: Místo, kde se píšou...

Dvojice mužů jedoucích na koních procválá kolem nevelké chatky. Zčistajasna se...
V Uherském Hradišti stála škola už v 9. století

V Uherském Hradišti stála škola...

Procesí lidí s knězem v čele stoupá na vyvýšeninu nad řekou Moravou. Svatý muž se zastaví a...
Stalo se Pohansko u Břeclavi šperkařským srdcem Velké Moravy?

Stalo se Pohansko u Břeclavi...

Muž si otře zpocené čelo. Už celý den se ve své šperkařské dílně věnuje výrobě...
Život je pes! Proč psy spojujeme se špatnými věcmi?

Život je pes! Proč psy spojujeme se...

Cítím se pod psa. Venku je počasí, že by psa nehnal. Prostě zima, jako v...
Obchodovali první Slované na našem území s Avary?

Obchodovali první Slované na našem...

Ve slovanském hradisku na místě dnešní obce Chotěbuz-Podobora to v 9. století...
Nouzové přistání: Jaké jsou šance na přežití?

Nouzové přistání: Jaké jsou šance...

Cesta letadlem je jedním z nejbezpečnějších způsobů dopravy....
Prezidentův sportovní koníček: Edvard Beneš nastupoval za Slavii inkognito

Prezidentův sportovní koníček:...

Slavie poráží Spartu 6:1. Píše se 1. listopadu 1901. Derby dvou pražských...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.