Exotická forma hmoty v neutronové hvězdě

Jaroslav Petr  |  Vesmír
Ilustrační foto

Supratekuté neutrony se nacházejí v nitru neutronové hvězdy v souhvězdí Kasiopeji. Na Zemi tak exotickou formu hmoty připravit nedokážeme.

Před více než 11 000 roků explodovala v souhvězdí Kasiopeji supernova a zanechala za sebou neutronovou hvězdu známou dnes jako Kasiopeja A. Materiál vyvržený explozí dosáhl průměru zhruba 10 světelných roků a teploty 30 milionů stupňů. I nadále se rozpíná rychlostí 5000 km za sekundu.

Zbytek neznámé supernovy

Vědci předpokládají, že světlo exploze supernovy dopadlo na Zemi před 300 roků. Dodnes ale nikdo nenašel z této doby záznam o „nové hvězdě na obloze“, který by byl důkazem o pozorování výbuchu. Spekuluje se, že ji mohl v srpnu roku 1680 pozorovat anglický astronom John Flamsteed. Ale to vůbec není jisté.

Dnes je Kasiopeja A ve vlnových délkách viditelného světla odhalitelná jen na snímcích s velmi dlouhou dobou expozice. Zato v oboru radiových vln patří k jedněm z nevydatnějších zdrojů na obloze. Z měření pořízených sondou Chandra X-ray Observatory vyplývá, že neutronová hvězda v Kasiopeji A velmi rychle chladne. Její teplota poklesla za posledních jedenáct roků o 4 %. To zakládá podmínky pro vznik velmi exotické formy hmoty – supratekutých neutronů.

Kasiopeja A (Foto: Wikipedia)
Kasiopeja A (Foto: Wikipedia)

Supratekuté jádro hvězdy

V neutronové hvězdě panují tlaky, které rozruší jádra atomů a promění hmotu na „polévku“ tvořenou především neutrony. Za vhodných podmínek se mohou neutrony párovat a vytvářet supratekutou masu. Supratekutiny mají nulovou viskozitu a to jim dovoluje krajně nezvyklé kousky. Mohou například „lézt“ po stěnách nádoby. Pokud nádoba rotuje, může v ní uzavřená superkapalina zůstat naopak v klidu.

Vědci byli dlouho přesvědčeni, že neutrony v jádru neutronových hvězd mohou tvořit supratekutinu. Důkazy však chyběly. Nejnovější kalkulace hned dvou týmů astrofyziků dokazují, že chladnutí neutronové hvězdy lze nejsnáze vysvětlit tak, že část neutronů v jejím jádru přechází do supratekutého stavu. Při spárování neutronů se uvolní neutrino, jež uniká z neutronové hvězdy a odnáší s sebou část energie. Tím se hvězda ochlazuje.

Podívejte se na trojrozměrný model a průlet Kasiopejou A.

Na Zemi si supratekuté neutrony připravit nedokážeme. Výkonné urychlovače sice umí připravit oblak neutronů, ale ty jsou příliš horké, než aby se změnily na supratekutinu. Pokud chtějí fyzikové studovat supratekutost, používají k tomu obvykle silně zchlazené hélium.


Tip: Studie (1, 2) o supratekutosti jádra Kasiopeje A.

Nejčtenější