Podle nové studie existují dva druhy neutronových hvězd. Jedny připomínají pralinky s lískovým oříškem uprostřed, druhý typ zase fyzici přirovnávají k čokoládovým bonbonům s měkkou náplní a tvrdým obalem.
Neutronové hvězdy jsou jako pralinky. Nová studie poprvé popsala jejich strukturu
O nitru neutronových hvězd toho víme jen málo. Přestože byly objevené už před více než šedesáti lety, stále jsou známé jen základní informace. Vznikají po zániku hvězdy a celá jejich hmotnost odpovídající našemu Slunci se stlačí do koule o rozměrech Prahy. Ale jak vypadá jejich struktura, bylo až dosud záhadou.
Největší problém je pro vědce simulovat extrémní podmínky, které panují uvnitř neutronových hvězd. Na Zemi je nelze v laboratoři napodobit. Existuje proto řada modelů, v nichž jsou jejich různé vlastnosti – od hustoty po teplotu – popsány pomocí takzvaných stavových rovnic. Tyto rovnice se snaží zachytit strukturu neutronových hvězd od jejich povrchu až po jádro.
Fyzikům z Goetheho univerzity ve Frankfurtu se teď podařilo přidat další důležité dílky do této skládačky. Pracovní skupina vedená profesorem Lucianem Rezzollou z Institutu teoretické fyziky vypracovala více než milion různých stavových rovnic, které splňují omezení daná jednak údaji získanými z teoretické jaderné fyziky, jednak astronomickými pozorováními. Výsledky vydali v časopise The Astrophysical Journal Letters.
Není neutronová hvězda jako neutronová hvězda
Při vyhodnocování stavových rovnic přišli na překvapivý objev: existují dva druhy neutronových hvězd, které se od sebe dost zásadně liší. Zdá se, že „lehké“ neutronové hvězdy (s hmotnostmi menšími než asi 1,7 hmotnosti Slunce) mají měkký plášť a tuhé jádro, zatímco „těžké“ neutronové hvězdy (s hmotnostmi většími než 1,7 hmotnosti Slunce) mají naopak tuhý plášť a měkké jádro.
„Tento výsledek je velmi zajímavý, protože nám přímo ukazuje, jak stlačitelné může být centrum neutronových hvězd,“ vysvětluje profesor Luciano Rezzolla. „Neutronové hvězdy se zřejmě chovají trochu jako čokoládové pralinky. Lehké hvězdy se podobají těm čokoládám, které mají ve svém středu lískový oříšek obklopený měkkou čokoládou, zatímco těžké hvězdy lze považovat spíše za ty čokolády, kde tvrdá vrstva obsahuje měkkou náplň.“
Zásadní význam pro tento poznatek měla rychlost zvuku, na kterou se ve své studii zaměřil student bakalářského studia Sinan Altiparmak. Tato veličina měří, jak rychle se zvukové vlny šíří uvnitř objektu, a závisí na tom, jak tuhá nebo měkká je hmota. Na Zemi se rychlost zvuku využívá k průzkumu nitra planety a k objevování ložisek ropy.
Modelováním stavových rovnic se fyzikům podařilo odhalit i další dosud nevysvětlené vlastnosti neutronových hvězd. Například bez ohledu na jejich hmotnost mají velmi pravděpodobně poloměr pouhých dvanáct kilometrů.