nedeľa, 17 januára, 2021

Čo sú to neutrónové hviezdy a čo predstavujú vo vesmíre?

-

Neutrónové hviezdy

Neutrónové hviezdy sú jedny z najextrémnejších a najdivokejších objektov vesmíru. Obrovské atómové jadrá s priemerom len pár kilometrov sa svojou hmotou môžu rovnať hviezdam. A za svoju existenciu vďačia smrti niečoho impozantného.

Existencia hviezd je dôsledkom krehkej rovnováhy.  Hmotu horúcej plazmy, ktorá váži milión až bilión ton, tlačí gravitácia do centra a stláča ju takou silou, že jadrá sa vzájomne spájajú. Vodík sa mení na hélium, to uvoľňuje energiu, ktorá tlačí proti gravitácii a snaží sa uniknúť. Pokým táto rovnováha existuje, hviezdy sú pomerne stabilné. Časom sa vodík ako palivo minie. Hviezdy strednej veľkosti, akou je naše Slnko, prejdú do fázy obrovského červeného giganta, kedy spaľujú hélium na uhlík a kyslík, až sa nakoniec v úžasnej explózii supernovy premenia na bielych trpaslíkov.

MOHLO BY VÁS ZAUJÍMAŤ:  Čierne diery: ich vzostup a pád - čo sú tieto záhadné telesá?

Hviezdy väčšie ako naše Slnko

-REKLAMA-

Ale hviezdy, ktoré sú mnohonásobne hmotnejšie ako naše Slnko, sa po vyčerpaní paliva stanú ešte oveľa zaujímavejšími. Na okamih sa rovnováha medzi tlakom a žiarením zmení a do popredia sa dostane gravitácia, ktorá pevne stláča hviezdu ešte viac ako predtým. Jadro sa viac ohrieva a spaľuje rýchlejšie, zatiaľ čo vonkajšie vrstvy hviezdy sa stonásobne zväčšia a spájaním jadier vytvárajú ťažšie a zložitejšie prvky. Uhlík sa počas storočia premení na neón, ten za rok na kyslík, kyslík zas o mesiac na kremík a kremík na železo za jeden deň. A potom, smrť. Železo je „hviezdny popol“. Ako som už spomínal, železo nemá žiadnu energiu, ktorú by odovzdávalo a nemôže byť zlúčené do iných prvkov. Fúzia sa zastavuje a rovnováha končí.

Neutrónová hviezda
Neutrónová hviezda | Zdroj: astronomy.com

Bez vnútorného tlaku fúzie je jadro hviezdy stláčané svojou vlastnou hmotou. Tento tlak ochabujúcej hviezdy je tak veľký, že častice ako elektróny a protóny sa spájajú do neutrónov. Železná guľa o veľkosti Zeme je náhle stlačená do malej guľôčky čistej jadrovej hmoty o veľkosti menšieho mesta. Avšak nielen jadro, ale celá hviezda imploduje (hmota sa zrúti do vlastného objemu). Gravitácia k sebe ťahá vonkajšie vrstvy hviezdy 25% rýchlosťou svetla. Táto implózia sa odrazí od železného jadra hviezdy a vytvorí šokovú vlnu, ktorá exploduje von a odhodí zbytky hviezdy do vesmíru. Tento jav voláme explózia supernovy a oslní niekoľko galaxií.

Po explózii

To, čo z hviezdy napokon zostane, nazývame neutrónová hviezda. Jej hmotnosť sa rovná približne milión násobku hmotnosti našej Zeme a je stlačená do malého objektu s priemerom 25 kilometrov. Zvonka je neutrónová hviezda neuveriteľne extrémna v gravitačnej príťažlivosti. Jej gravitácia je najsilnejšou s výnimkou čiernych dier. Keby mala ešte o niečo väčšiu hustotu, stala by sa z nej čierna diera. Svetlo okolo neutrónovej hviezdy sa ohýba, čo znamená, že môžeme vidieť prednú a dokonca aj jej zadnú časť. Jej povrch dosahuje teplotu 1 000 000 stupňov Celzia. Naše Slnko sa jej nemôže rovnať v porovnaní so 6000 stupňami Celzia.

Neutrónové hviezdy
Zdroj: syfy.com

Toto bol povrch, poďme sa však pozrieť, čo sa skrýva vo vnútri neutrónovej hviezdy. Aj keď sú tieto gigantické „atómového jadrá“ hviezdami, sú vo viacerých veciach podobné planétam s pevnou kôrou a tekutým jadrom. Kôra v neutrónových hviezd je extrémne tvrdá. Vrstvy na povrchu sú tvorené železom, ktoré zostali po výbuchu supernovy. A následne stlačené do kryštálovej mriežky s „oceánom“ elektrónov, ktoré cez ňu preletujú. Čím hlbšie ideme, tým viac gravitácia stláča jadra stále viac k sebe. Nachádzame stále menej a menej protónov v dôsledku toho, ako sa väčšina mení na neutróny. To pokračuje, až kým sa nedostaneme na základ kôry.

MOHLO BY VÁS ZAUJÍMAŤ:  Nachádzajú sa všade okolo nás. Čo sú galaxie?

Nukleárne cestoviny

Tu sú jadra k sebe stlačené tak silno, že sa začnú vzájomne dotýkať (Gnocchi Phase), protóny a neutróny sa preskupujú a vytvárajú veľké valce alebo laná (Spaghetti Phase). Obrovského atómového jadra tvoriace niekoľko miliónov protónov a neutrónov tvoria čosi ako špagety alebo lazane (Lasagna Phase), čomu fyzici hovoria nukleárne cestoviny. Jadrová cestovina je tak hustá, že môže byť najpevnejším materiálom vesmíru a je prakticky nezničiteľná. Hrudka cestovín si môže vo vnútri neutrónovej hviezdy dokonca vytvárať pohoria s výškou maximálne len pár centimetrov, ale častokrát mnohonásobne ťažšie ako sú Himaláje. Nakoniec sa pod nukleárnou cestovinou nachádza jadro.

Nukleárne cestoviny
Zľava doprava: Gnocchi, Spaghetti a Lasagna | Zdroj: sciencesprings.wordpress.com

Vedci si nie sú istí, aké sú presné vlastnosti hmoty, ktorá je stlačená tak extrémnym spôsobom. Protóny a neutróny sa môžu rozpadnúť do „kvarkového oceánu“ (častice, ktoré sú základom protónov a neutrónov), do tzv. kvark-gluonovej plazmy. Alebo možno jednoducho zostanú vo svojej pôvodnej podobe protónov a neutrónov. Nikto to s istotou nevie, a tak sa radšej vráťme späť ku vlastnostiam neutrónovej hviezdy.

Pulzáry

Keď sa neutrónové hviezdy po prvýkrát zrútia, tak sa začnú točiť veľmi, veľmi rýchlo ako krasokorčuliarka alebo baletka, keď si pripaží ruky k sebe, predstavte si piruetu. Neutrónové hviezdy sú vesmírne baleríny točiace sa mnohokrát za sekundu. Toto vytvára pulzy, pretože ich magnetické pole tvorí lúče rádiových vĺn pri každej otočke. Preto sa neutrónové hviezdy nazývajú taktiež pulzáry. Tieto rádiové pulzáry sú najznámejšie typy neutrónových hviezd. V Mliečnej dráhe sa ich nachádza okolo 2000. Magnetické polia neutrónových hviezd sú tými najsilnejšími vo vesmíre. Po ich zrodení sú kvadriliónkrát (1024) silnejšie ako to zemské. Voláme ich „MAGNETARY„, až kým sa po čase trochu neupokoja. Ale najzaujímavejší úkaz je vtedy, keď sa stretnú dve neutrónové hviezdy. Spolu vyžarujú energiu v podobe gravitačných vĺn v časopriestore. Ich obežné dráhy sa postupne zmenšujú, až sa nakoniec zrazia a vzájomne zničia v explózii kilonovy.

Neutrónové hviezdy
Kolízia neutrónových hviezd | Zdroj: youtube.com

Keď tak nastane, okolité podmienky sa stanú tak extrémnymi, že na okamžik sa znovu vytvoria jadrá ťažkých prvkov. V tomto prípade sa nejedná už o fúziu, ale rozpad na ťažkej,  neutróny bohatej hmoty, ktoré sa rozpadajú a znova zoskupujú. Zistilo sa, že takto pravdepodobne vznikla väčšina ťažších prvkov vo vesmíre, ako ich dnes poznáme, napríklad urán, zlato, platina a mnoho ďalších. Takže nielenže hviezdy musia zomrieť, aby vytvorili nové prvky, ale musia umrieť hneď dvakrát.

MOHLO BY VÁS ZAUJÍMAŤ:  Vesmírny program Artemis, ktorý dostane ľudí na Mesiac

Vznik našej slnečnej sústavy

Po dobu miliónov rokov sa tieto atómy budú zmiešavať späť s galaxiou. Niektoré z nich skončia v oblaku. Následne ich gravitácia stiahne dohromady a vytvorí tak hviezdy a planéty, ktoré opakujú tento cyklus. Naša slnečná sústava je tým presným príkladom. Zbytky neutrónových hviezd, ktoré tu boli pred nami, sú všade okolo nás. Celý náš moderný technologický svet bol vybudovaný na prvkoch, ktoré vytvorili neutrónové hviezdy v minulosti posielajúc tieto atómy na 13 miliárd rokov dlhú púť, aby sa dali dokopy a vytvorili náš svet a hlavne nás.

Zrod slnečnej sústavy
Zrod slnečnej sústavy | Zdroj: youtube.com

Podarí sa nám niekedy v budúcnosti zachytiť neutrónovú hviezdu? Myslíte, že sa jedného dňa dožijeme explózie neutrónových hviezd?

Zdroje: nasa.gov, youtube.com

-REKLAMA-
- Advertisement -

Populárne

Aktuálne

- Advertisement -