Neutronske zvijezde najgušći su objekti u Svemiru, veći su od Sunca po masi, ali zgusnuti u relativno malu kuglu.
Koliko su velike neutronske zvijezde? Prethodne procjene polumjera kretale su se od osam do šesnaest kilometara. Astrofizičari sa Sveučilišta Goethe u Frankfurtu (Njemačka) uspjeli su odrediti veličinu neutronskih zvijezda unutar 1,5 kilometara pomoću sofisticiranog statističkog pristupa temeljenog na mjerenju gravitacijskih valova. Izvještaj istraživača predstavljen je u časopisu Physical Review Letters.
Neutronske zvijezde najgušći su objekti u Svemiru, mase veće od Sunca, ali zgusnute u relativno malu kuglu. Više od 40 godina dimenzioniranje neutronskih zvijezda je Sveti gral nuklearne fizike, čije će otkriće pružiti važne informacije o temeljnom ponašanju nuklearnih gustoća.
Podaci o otkrivanju gravitacijskih valova pri spajanju neutronskih zvijezda (GW170817) daju važan doprinos rješavanju ove zagonetke. Krajem 2017. profesor Luciano Rezzolla, zajedno sa svojim studentima Eliasom Mostom i Lucasom Weichom, već ih je koristio da odgovore na dugogodišnje pitanje o maksimalnoj masi koju neutronske zvijezde mogu imati prije nego što se sruše u crnu rupu. Nakon prvog važnog rezultata, isti je tim, uz pomoć profesora Jurgena Schaffnera-Belicha, pristupio postavljanju strožih ograničenja veličine neutronskih zvijezda.
Umjetnički prikaz sudara neutronskih zvijezda koje su generirale gravitacijske valove. Zasluge: Carnegie Institution for Science.
Zaključak je da je jednadžba stanja koja opisuje materiju unutar neutronskih zvijezda nepoznata. Fizičari su odabrali statističke metode za određivanje veličine neutronskih zvijezda u uskim granicama. Izračunali su preko dvije milijarde teoretskih modela riješivši za njih Einsteinovu jednadžbu i kombinirali ovaj veliki skup podataka s ograničenjima koja je nametnuo otkrivanje gravitacijskih valova od strane GW170817.
Kao rezultat toga, istraživači su utvrdili radijus tipične neutronske zvijezde unutar razlike od 1,5 kilometara: on se kreće od 12 do 13,5 kilometara, što se može dodatno usavršiti budućim otkrivanjima gravitacijskih valova.
"Međutim, problem je možda imao više rješenja", komentira Jurgen Schaffner-Belich. Moguće je da kod ultra velikih gustoća tvar dramatično mijenja svoja svojstva i približava se takozvanom "faznom prijelazu". To je slično onome što se događa vodi kada se smrzne i iz tekućine pređe u krutu tvar. U slučaju neutronskih zvijezda, ovaj prijelaz navodno pretvara običnu materiju u materiju "kvarka", stvarajući zvijezde koje će imati jednaku masu kao i njihov "blizanac", neutronsku zvijezdu, ali su mnogo manje i stoga još kompaktnije.
Promotivni video:
Iako nema dokaza o njihovom postojanju, oni mogu biti vjerojatno rješenje, a frankfurtski su istraživači uzeli u obzir tu mogućnost, unatoč dodatnim komplikacijama. Trud se isplatio: zvijezde blizance bile su statistički malo vjerojatne. Ovo je važno otkriće koje sada omogućava znanstvenicima da potencijalno isključe postojanje ovih vrlo kompaktnih objekata. Buduća promatranja gravitacijskih valova otkrit će imaju li neutronske zvijezde egzotične blizance.
