Jak vysoká pohoří jsou na povrchu neutronové hvězdy?

Kvůli své kompaktnosti mají neutronové hvězdy obrovskou gravitační přitažlivost – zhruba miliardkrát silnější v porovnání se Zemí. To „rozmačkává“ každý útvar na povrchu do miniaturních rozměrů. Znamená to také, že tyto hvězdné pozůstatky mají podobu téměř perfektní koule. Zatímco jsou co do objemu miliardkrát menší než Země, tyto deformace od přesné koule jsou přesto označovány jako „pohoří“. Poslední studie napovídaly, že neutronové hvězdy mohou zachovat určité odchylky od přesného kulového tvaru, z čehož vyplývá, že pohoří mohou být vyšší než několik centimetrů. Avšak z nového modelu vyplývá, že takové podmínky nejsou fyzikálně reálné.

Neutronové hvězdy jsou jedněmi z nejhustějších objektů ve vesmíru: při hmotnosti dosahující zhruba hmotnost Slunce mají v průměru pouhých 10 kilometrů.

„V průběhu uplynulých několika let jsme si užívali širokou rozmanitost detekce gravitačních vln kompaktních binárních splynutí,“ říká Fabian Gittins, student Ph.D. na University of Southampton a jeho kolegové. „Nicméně čekání pokračuje na první pozorování rotující neutronové hvězdy pomocí gravitačních vln, a až doposud pouze horních limitů příslušných velikostí deformací.“

V nových výzkumech vědci použili počítačové modelování k sestavení reálných neutronových hvězd a jejich objektů do oblasti matematických sil za účelem identifikace, jak jsou vytvářena pohoří na povrchu neutronové hvězdy.

Studovali rovněž úlohu ultra-husté jaderné hmoty podporující vznik pohoří. Zjistili, že největší vytvořená pohoří mohou být vysoká pouze několik zlomků milimetru, tedy stokrát menší, než se dříve odhadovalo.

„Tyto výsledky ukazují, jak neutronové hvězdy jsou ve skutečnosti pozoruhodnými sférickými objekty,“ říká Fabian Gittins. „Dodatečně navrhuji, že pozorování gravitačních vln z rotujících neutronových hvězd může být dokonce mnohem zajímavější, než si astronomové doposud mysleli.“

Ačkoliv se jedná o osamělé objekty, v důsledku jejich silné gravitace rotují neutronové hvězdy jen s nepatrnými deformacemi, které by měly vyvolávat určité čeření ve struktuře prostoročasu známé jako gravitační vlny.

Gravitační vlny vznikající v důsledku rotace osamělých neutronových hvězd mohou být přesto pozorovány. Budoucí pokroky v extrémní citlivosti detektorů, jako jsou například zdokonalená zařízení LIGO a Virgo, mohou poskytovat klíč k průzkumu těchto unikátních objektů.

Fabian Gittins a jeho spolupracovníci prezentovali výsledky svých výzkumů na setkání Astronomical Society’s National Astronomy Meeting 2021 (NAM 2021) dne 19. 7. 2021.

Zdroj: http://www.sci-news.com/astronomy/neutron-star-mountains-09874.html a https://scitechdaily.com/a-bugs-life-mountains-on-neutron-stars-may-be-only-fractions-of-millimeters-tall/

autor: František Martinek