Neutrónová hviezda

Neutrónové hviezdy sú jedny z najextrémnejších a

Najdivokejších objektov vesmíru.

Obrovské atómové jadrá s priemerom len pár

Kilometrov, ale hmotné ako hviezdy.

A za svoju existenciu vďačia smrti niečoho majestátneho. Existencia hviezd je dôsledkom krehkej rovnováhy. Hmota miliónov miliárd biliónov ton horúcej plazmy je účinkom gravitácie tlačená do centra a stláčaná takou silou, že jadrá sa vzájomne spájajú (jadrová fúzia). Vodík sa mení na hélium. To uvoľňuje energiu, ktorá "tlačí" proti gravitácii a snaží sa uniknúť. Kým táto rovnováha existuje, hviezdy sú pomerne stabilné. Časom sa vodík minie. Hviezdy strednej veľkosti, akou je aj naše Slnko, prejdú fázou giganta, kedy spaľujú hélium na uhlík a kyslík, až sa nakoniec premenia na bielych trpaslíkov. Ale hviezdam, ktoré sú mnohonásobne hmotnejšie ako Slnko sa po vyčerpaní hélia dejú zaujímavé veci.

Na okamih sa rovnováha medzi tlakom a žiarením zvráti a zvíťazí gravitácia, ktorá stlačí hviezdu ešte viac ako predtým. Jadro sa viac ohrieva a spaľuje rýchlejšie, kým vonkajšie vrstvy hviezdy sa stonásobne zväčšia, a spájaním jadier vytvárajú ťažšie a ťažšie prvky. Uhlík sa počas storočí premení na neón, neón na kyslík za rok, kyslík na kremík za mesiace a kremík na železo za deň. A potom smrť. Železo je hviezdny popol. Nemá energiu, ktorú by odovzdalo a jeho jadrá sa už nedokážu spájať. Fúzia sa náhle zastavuje a rovnováha končí. Bez expanzívneho tlaku energie z fúzie, jadro je extrémne stlačené obrovskou hmotou hviezdy okolo. To, čo sa stane, je úžasné a strašidelné. Častice ako elektróny a protóny naozaj nechcú byť blízko jedna druhej.

Ale tlak kolabujúcej hviezdy je tak veľký, že elektróny a protóny sa spájajú za vzniku neutrónov, ktoré sú potom stlačené k sebe tak blízko, ako v jadrách atómov. Železná guľa veľkosti Zeme je stlačená do gule čistej jadrovej hmoty veľkosti mesta. Ale nielen jadro; celá hviezda imploduje, gravitácia k sebe ťahá vonkajšie vrstvy hviezdy 25% - nou rýchlosťou svetla. Táto implózia narazí do železného jadra, a vytvorí šokovú vlnu, ktoré exploduje navonok a katapultuje zvyšok hviezdy do priestoru. Tento jav voláme explózia supernovy, a dokáže zatieniť celé galaxie. To, čo z hviezdy zostane, je neutrónová hviezda. Jej hmotnosť je približne milión násobok hmotnosti Zeme, no stlačená do objektu s priemerom 25 kilometrov. Ten je tak hustý, že hmota všetkých živých ľudí by sa zmestila do 1 cm kubického hmoty neutrónovej hviezdy. To je zhruba miliarda ton v priestore veľkom ako kocka cukru. Alebo inak; je to Mount Everest v šálke kávy.

Zvonka je neutrónová hviezda neuveriteľne extrémna. Má s výnimkou čiernych dier najsilnejšiu gravitáciu a, ak by bola iba o niečo hustejšia, stala by sa ňou. Svetlo sa okolo nej ohýba, čo znamená, že môžete vidieť jej prednú stranu, aj časť zadnej. Ich povrch dosahuje teplotu milión stupňov Celzia, pri porovnaní s 6 tisíc stupňami pri našom Slnku. Dobre, pozrime sa teraz do vnútra neutrónovej hviezdy.

Hoci tieto obrovské atómové jadrá sú hviezdami,

V mnohých ohľadoch sú tiež podobné planétam s pevnou kôrou a tekutým jadrom.

Kôra je extrémne tvrdá. Vrstvy na povrchu sú tvorené železom, ktoré zostalo po výbuchu supernovy, a ktoré je stlačené do kryštálovej mriežky s "oceánom" elektrónov, ktorá cez ňu preteká. Smerom hlbšie gravitácia stláča jadrá stále viac k sebe. Nachádzame stále menej a menej protónov, ako sa väčšina mení na neutróny.

Až kým dorazíme na bázu kôry. Tu sú jadrá k sebe stlačené tak silno, že sa začínajú vzájomne dotýkať. Protóny a neutróny sa preskupujú, vytvárajúc dlhé valce alebo pláty, obrovské jadrá s miliónmi protónov a neutrónov vytvarovaných ako špagety a lasagne, ktoré fyzici volajú jadrová cestovina. Jadrová cestovina je tak hustá, že môže byť najpevnejším materiálom vesmíru, prakticky nerozbitná. Výbežky cestoviny v neutrónovej hviezde môžu dokonca tvoriť pohoria s výškou maximálne pár centimetrov, no mnohokrát hmotnejšie ako Himaláje. Nakoniec, pod jadrovou cestovinou, sa nachádza jadro. Nie sme si istí, aké sú vlastnosti hmoty, ktorá je tak extrémne stlačená. Protóny a neutróny sa môžu rozpustiť do kvarkového oceánu, do takzvanej kvark-gluónovej plazmy. Niektoré z týchto kvarkov sa môžu zmeniť na podivné kvarky a vytvoriť druh podivnej hmoty, ktorá má tak extrémne vlastnosti, že sme o nej urobili samostatné video. Alebo, možno jednoducho zostanú protónmi a neutrónmi.

Nikto to nevie s istotou, a to je dôvod, prečo robíme vedu. Všetko toto je dosť ťažká látka, doslova, tak sa vráťme späť do voľného vesmíru. Keď neutrónová hviezda prvý krát skolabuje, začne sa veľmi-veľmi rýchlo otáčať, podobne ako balerína keď pritiahne ruky k sebe. Neutrónové hviezdy sú vesmírnymi balerínami, rotujúcimi mnohokrát za sekundu. To vytvára pulzy, pretože ich magnetické pole vytvára zväzky rádiových vĺn pri každej otočke. Tieto rádiové pulzary sú najznámejšie typy neutrónových hviezd. V Mliečnej ceste ich poznáme približne 2 000. Tvoria najsilnejšie známe magnetické polia vo vesmíre, po ich zrodení až billiardu krát silnejšie, ako je to Zemské. Voláme ich magnetary, kým sa po čase trošku neupokoja. Ale úplne najlepší druh neutrónových hviezd je priateľom iných neutrónových hviezd.

Vyžarujú energiu vo forme gravitačných vĺn, vĺn v časopriestore, ich obežné dráhy sa postupne zmenšujú až sa nakoniec zrazia a vzájomne zničia v explózii kilonovy, ktorá vyvrhne ich "vnútornosti" do priestoru. Keď sa to stane, podmienky sa stanú tak extrémnymi, že sa na moment znovu vytvoria jadrá ťažkých prvkov. V tomto prípade sa však nejedná o fúziu, ale rozpad ťažkej, na neutróny bohatej hmoty. Len veľmi nedávno sme zistili, že takto pravdepodobne vznikla väčšina ťažších prvkov vo vesmíre ako sú zlato, urán a platina; a mnoho ďalších. Takže tu teraz dve neutrónové hviezdy kolabujú a stávajú sa čiernou dierou, zomierajúc ešte raz. Hviezdy musia zomrieť nielen preto, aby vytvorili prvky, musia zomrieť dvakrát. Za milióny rokov tieto atómy vytvoria galaxiu, niektoré z nich skončia v mračne, ktoré gravitácia stlačí dohromady a vytvorí hviezdy a planéty, opakujúc cyklus. Naša slnečná sústava je takým príkladom a zvyšky neutrónových hviezd, ktoré tu boli pred nami, sú všade okolo nás. Celý náš moderný technologický svet bol vybudovaný na prvkoch, ktoré vytvorili neutrónové hviezdy eóny v minulosti. Poslali tieto atómy na 13 miliárd rokov trvajúcu cestu, počas ktorej sa dali dokopy a vytvorili náš svet a nás.