Neitronu zvaigznes ir visblīvākie objekti, masā lielāki par sauli, bet kondensēti relatīvi mazā sfērā.
Cik lielas ir neitronu zvaigznes? Iepriekšējie rādiusa aprēķini svārstījās no astoņiem līdz sešpadsmit kilometriem. Astrofiziķi Gētes universitātē Frankfurtē (Vācija) ir spējuši noteikt neitronu zvaigžņu lielumu līdz 1,5 kilometru robežai, izmantojot sarežģītu statistikas pieeju, kuras pamatā ir gravitācijas viļņu mērīšana. Pētnieku ziņojums ir izklāstīts Physical Review Letters.
Neitronu zvaigznes ir visblīvākie objekti Visumā, kuru masa ir lielāka par Sauli, bet kondensēta relatīvi mazā sfērā. Neitronu zvaigžņu lieluma noteikšana vairāk nekā 40 gadus ir bijis kodolfizikas Svētais Grāls, kura atklāšana sniegs svarīgu informāciju par kodola blīvumu fundamentālo uzvedību.
Dati par gravitācijas viļņu noteikšanu no neitronu zvaigžņu apvienošanās (GW170817) sniedz nozīmīgu ieguldījumu šīs mīklas atrisināšanā. 2017. gada beigās profesors Luciano Rezzolla kopā ar saviem studentiem Eliasu Mostu un Lūkasu Veihu tos jau izmantoja, lai atbildētu uz ilgu laiku uzdoto jautājumu par maksimālo masu, kāda neitronu zvaigznēm var būt pirms sabrukšanas melnajā caurumā. Pēc pirmā svarīgā rezultāta tā pati komanda ar profesora Jirgena Šafnera-Beliha palīdzību ķērās pie stingrāku neitronu zvaigžņu lieluma ierobežojumu noteikšanas.
Māksliniecisks attēlojums neitronu zvaigžņu sadursmei, kas radīja gravitācijas viļņus. Kredīts: Kārnegi zinātnes institūcija.
Secinājums ir tāds, ka stāvokļa vienādojums, kas raksturo vielu neitronu zvaigžņu iekšienē, nav zināms. Fiziķi ir izvēlējušies statistikas metodes, lai noteiktu neitronu zvaigžņu lielumu šaurās robežās. Viņi aprēķināja vairāk nekā divus miljardus teorētisko modeļu, atrisinot tiem Einšteina vienādojumu, un apvienoja šo lielo datu kopu ar ierobežojumiem, ko uzliek gravitācijas viļņu noteikšana ar GW170817.
Rezultātā pētnieki 1,5 kilometru starpībā noteica tipiskas neitronu zvaigznes rādiusu: tas svārstās no 12 līdz 13,5 kilometriem, ko var vēl precizēt, nākotnē atklājot gravitācijas viļņus.
"Tomēr problēmai, iespējams, bija vairāki risinājumi," komentē Jirgens Šafners-Belihs. Iespējams, ka ultravioletā blīvumā viela dramatiski maina savas īpašības un tuvojas tā sauktajai "fāzes pārejai". Tas ir līdzīgi tam, kas notiek ar ūdeni, kad tas sasalst un no šķidruma kļūst ciets. Neitronu zvaigžņu gadījumā šī pāreja it kā pārveido parasto vielu par "kvarka" vielu, radot zvaigznes, kurām būs tāda pati masa kā viņu "dvīņiem", neitronu zvaigznēm, bet tās ir daudz mazākas un tāpēc vēl kompaktākas.
Reklāmas video:
Kaut arī nav pierādījumu par to esamību, tie var būt ticams risinājums, un Frankfurtes pētnieki šo iespēju ņēma vērā, neskatoties uz papildu sarežģījumiem. Pūles atmaksājās: dvīņu zvaigznes bija statistiski maz ticamas. Šis ir svarīgs atklājums, kas tagad ļauj zinātniekiem potenciāli izslēgt šo ļoti kompakto objektu esamību. Turpmākie gravitācijas viļņu novērojumi atklās, vai neitronu zvaigznēm ir eksotiski dvīņi.
