Supratekutá látka v nitru neutronové hvězdy

Tento kompozitní snímek představuje pohled na pozůstatek po výbuchu supernovy Cassiopeia A (Cas A) v naší Galaxii, který je od Země vzdálen 11 000 světelných let a promítá se do souhvězdí Cassiopeia. Fotografie vznikla složením snímků v oboru rentgenového záření a ve viditelném světle. Jedná se o pozůstatek hmotné hvězdy, která explodovala přibližně před 330 roky. Rentgenové záření, detekované družicí Chandra X-ray Observatory, je znázorněno červenou, zelenou a modrou barvou, zatímco viditelné světlo vyfotografované pomocí kamery na palubě Hubblova kosmického dalekohledu HST představuje zlatá barva.

Uprostřed obrázku je neutronová hvězda – mimořádně hustý objekt, vytvořený při explozi supernovy. Deset let pozorování prostřednictvím družice Chandra vedlo k odhalení poklesu teploty neutronové hvězdy o 4 %, což je neočekávaně rychlé chladnutí. Dva nové články nezávislých vědeckých týmů ukazují, že tento pokles teploty je pravděpodobně způsoben přítomností supratekuté látky vytvořené v její centrální oblasti. Jedná se o první přímý důkaz tohoto neobvyklého stavu hmoty v jádru neutronové hvězdy.

Vložený obrázek ukazuje uměleckou představu neutronové hvězdy v centru útvaru Cas A. Odlišné barevné vrstvy ve výřezu představují pohled do nitra „zaniklé“ hvězdy a ukazují kůru (oranžová barva) a jádro (červená barva), které mají velmi vysoké hustoty, a část jádra, kde neutrony mohou být zřejmě v supratekutém stavu (vnitřní červená koule). Modré paprsky vyzařované z nitra hvězdy představují nesčetné množství neutrin – velmi slabě interagujících částic s téměř nulovou hmotností – která vznikají při poklesu teploty v jádru pod kritickou hodnotu, přičemž dochází k vytvoření supratekuté látky z neutronů. Proces, který započal přibližně před 100 roky, tak máme možnost pozorovat ze Země. Tato neutrina unikající z hvězdy s sebou odnášejí energii a tím způsobují, že hvězda chladne mnohem rychleji.

Nové výzkumy umožnily vědeckým týmům určit řadu vlastností supratekuté látky v neutronových hvězdách. Kritická teplota byla vymezena v intervalu půl miliardy až jedna miliarda °C. Předpokládá se, že v rozsáhlé oblasti neutronové hvězdy musela vzniknout neutronová supratekutá látka, což plně vysvětluje rychlý pokles teploty. Protony přítomné v neutronové hvězdě musely vytvářit supratekutou látku již krátce po explozi supernovy. Protože se jedná o nabité částice, vytvářejí rovněž supravodivou látku.

Použitím modelu, který byl vázaný na pozorování družice Chandra, bylo předpovězeno budoucí chování neutronové hvězdy. Je očekáváno pokračování rychlého ochlazování v průběhu příštích několika desetiletí a potom se pokles teploty zpomalí.

Zdroj: http://chandra.harvard.edu/photo/2011/casa/

autor: František Martinek