National Geographic Magyarország

A német Max Planck Gravitációs Fizikai Intézet kutatói vezetésével egy nemzetközi kutatócsoport új módszert fejlesztett ki arra, hogy megmérjék egy neutroncsillag méretét.

Neutroncsillagok a szupernóvarobbanások után maradnak, a Nap tömegének akár a kétszeresét is magában sűrítő objektum egy nagyváros méretéhez hasonlítható, ezzel elképesztő sűrűségű is egyúttal. Földi laboratóriumi körülmények közt nem lehet hasonlót létrehozni. Bár a fizikusok számtalan modellt készítettek már, arról semmi információnk nincs, hogy vajon a modellek egyenletei jól írják-e le a neutroncsillagokat.

A Max Planck Gravitációs Fizikai Intézet (Albert Einstein Intézet) kutatói azt az összeolvadó, kettős neutroncsillagot tudták megvizsgálni, amelyből az első gravitációs hullámokat is sikerült detektálni 2017-ben. „Az ilyen összeolvadó kettős neutroncsillagok valódi információs kincsesbányát jelentenek” – mondta Collin Capano, a német intézet szakembere. „A neutroncsillagok a világegyetem legnagyobb sűrűségű objektumai, akár úgy is gondolhatunk rájuk, mint egy óriási atommagra, amelyet egy nagyváros méretére nagyítottak fel. Azzal, ha ezeket az égitesteket vizsgáljuk, olyan tulajdonságokra deríthetünk fényt, amelyek a szubatomi szintű, alapvető fizikai folyamatokat jellemzik.”

Badri Krishnan, az intézet vezető kutatója elmondta: „A méréseink alapján egy átlagos, 1,4 naptömegű neutroncsillag kb. 11 km sugarú lehet. Az eredményeink kb. kétszer pontosabb adatot, 10,4-11,9 km közti értéket adtak, mint a korábbi becslések.”

2017. augusztusában a GW170817 jelű összeolvadó kettős neutroncsillag vizsgálatával jutottak igen értékes információkhoz. Az objektumot gravitációs hullámok révén, valamint a teljes elektromágneses spektrum alapján tudták megmérni, s ezekből az adatokból a kutatók kiszámíthatták a neutroncsillagok átmérőjét és tömegét.

A GW170817 nevű összeolvadó objektumot két, kb. 120 millió évvel ezelőtt egymással ütköző, nagyváros méretű neutroncsillag hozta létre. A vizsgálatával nemcsak a neutroncsillagok méretére derült fény, hanem nagyban javította azon elméletek pontosságát is, amelyek pont a neutroncsillagok végső sorsát taglalták. A feltárt részletek alapján pusztán a gravitációs hullámokból már megállapítható lesz, hogy egy észlelt objektum két neutroncsillag, vagy két fekete lyuk egybeolvadó kettőse lehet-e. A GW170817 esetében ennek megállapításához még létfontosságúak voltak az elektromágneses hullámok is. A számítások alapján a vegyes, vagyis neutroncsillag-fekete lyuk kettősök összeolvadása során a neutroncsillagot a lyuk nem szaggatja szét, hanem egyben bekebelezi. „Csak akkor más a helyzet, ha a fekete lyuk igen kicsike és túl gyorsan forog, ekkor képes széttépni a neutroncsillagot, mielőtt bekebelezné” – tette hozzá Capano.

A közeljövő gravitációshullám-detektorai már érzékenyebbek lesznek, s újabbak is működésbe lépnek. Ezzel majd sokkal több hasonló neutroncsillag-vizsgálatra is sort keríthetnek, s így a magfizikai kutatásokat is előre lendíthetik a csillagászati mérések.