Kůra neutronové hvězdy 10miliardkrát pevnější než ocel

Kůra neutronové hvězdy je 10miliardkrát pevnější než ocel. Alespoň to vyplývá z nových počítačových simulací. Povrch těchto ultra-hustých hvězd je dostatečně houževnatý a pomáhá dlouho udržovat vytvořené „vybouleniny“, které mohou produkovat gravitační vlny, detekovatelné při pozemských experimentech.

Neutronové hvězdy jsou obnažená jádra relativně hmotných hvězd, které explodovaly jako supernovy a odhodily do okolí velkou část své hmoty. Jsou to neuvěřitelně hustá tělesa, smrštěná do podoby koule o průměru kolem 20 km, přičemž jejich hmotnost je srovnatelná s hmotností Slunce. Některá rotují velmi rychle kolem své osy – až několik set otáček za sekundu.

Protože se neutronové hvězdy vyznačují extrémní gravitací a rychlou rotací, mohou potenciálně způsobovat velké „vlnění“ ve vesmíru – avšak pouze v případě, že jejich povrch obsahuje „boule“ nebo jiné defekty, které by na nich vytvořily určitou asymetrii.

Bylo navrženo několik různých mechanismů, které mohou vést ke vzniku těchto vln. Hvězdy mohou například „polykat“ materiál z blízké hvězdy, se kterou tvoří dvojhvězdnou soustavu. Vybouleniny mohou rovněž vznikat jako bubliny nad teplejší oblastí hvězdy. Teoreticky mohou být tato „pohoří“ na povrchu hvězdy velmi stabilní.

Neutronové hvězdy jsou považovány za objekty vytvořené z polévky neutronů, pokryté pevnou kůrou. Kůra je tvořena krystaly atomů, bohatých na neutrony. „Avšak velkou neznámou pro všechny je, co způsobuje pevnost této kůry,“ říká Charles Horowitz (Indiana University, Bloomington).

Několik defektů

Protože laboratorní experimenty nemohou napodobit extrémní podmínky na povrchu neutronové hvězdy, astronomové většinou předpokládali, že pevnost kůry bude podobná nejpevnějším materiálům na Zemi.

Avšak na základě nových počítačových simulací Charles Horowitz a Kai Kadau (Los Alamos National Laboratory) ukázali, že kůra neutronových hvězd je mnohem pevnější.

Materiály jako kámen a ocel se bortí, protože jejich krystaly mají trhliny a další defekty, které následně vedou k vytvoření prasklin. Avšak mimořádně vysoké tlaky v neutronových hvězdách vedou k zacelení těchto defektů. To má za následek vytvoření mimořádně čistých krystalů, které jsou odolnější vůči namáhání.

Benjamin Owen (Pennsylvania State University in University Park) říká, že simulace podpořily dřívější náznaky, že kůra neutronové hvězdy by mohla být pevnější, než astronomové doposud odhadovali. „Nějaká podezření existovala již před několika roky, avšak toto je první reálný výpočet,“ říká Owen.

Pevnější kůra znamená, že neutronová hvězda může mít na svém povrchu větší vybouleniny než se předpokládalo – tato „pohoří“ se mohou zvedat do výšky nějakých 10 cm nad povrch v délce několika kilometrů.

Silnější signál

„Maximální výška ´pohoří´ na povrchu neutronové hvězdy je nyní 10krát vyšší, než jsme předpokládali,“ dodává Owen. Tím by mohla neutronová hvězda vyzařovat gravitační vlny 100krát energetičtější, než vyplývalo z dřívějších výpočtů, což zvyšuje pravděpodobnost, že pozemní experimenty jako je americký projekt Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), mohou tento signál zachytit.

Tyto simulace mohou rovněž vrhnout nové světlo na hvězdotřesení, jejichž spouštěcím mechanismem je intenzivní magnetické pole, které může roztrhat slupku neutronové hvězdy. Pevnější kůra znamená, že hvězdotřesení může produkovat mnohem energetičtější gama záření a gravitační vlny, dodává Benjamin Owen.

Zdroj: http://www.newscientist.com/article/dn16948-star-crust-is-10-billion-times-stronger-than-steel.html

autor: František Martinek