Karambol neutronových hvězd

Jaroslav Petr  |  Vesmír
Foto: NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simonnet

Po srážce dvou neutronových hvězd se blýská. Tyto „blesky“ mají podobu záření gama a patří k nejvydatnějším zdrojům energie ve vesmíru.

Během několika sekund se vyzáří kosmickým zábleskem záření gama tolik energie, kolik vyprodukuje celá naše galaxie za jeden rok. Nejčastější jsou záblesky gama-záření trvající přes dvě sekundy. Jejich vznik je připisován kolapsu velké hvězdy a její následné proměně na černou díru.

Srážka neutronových hvězd

Horší je to s vysvětlením vzniku kratších záblesků gama-záření. U těch bylo obtížné vůbec zjistit, kde byl jejich zdroj. „Zhasínaly“ příliš rychle. V roce 2004 vypustila americká NASA družici Swift, jež dokáže velmi rychle lokalizovat záblesk a dát astronomům echo, kam se mají na hvězdné obloze podívat. Na základě těchto pozorování došli vědci k závěru, že krátké záblesky záření gama by mohly vznikat při splynutí dvou neutronových hvězd (viz přiložené video).

Jenže ke vzniku záblesku je zapotřebí velmi silného magnetického pole. Otázka, zda při srážce dvou neutronových hvězd tak mocné magnetické pole vzniká, zůstávala otevřena. Počítačové modelování kolize se ukazovalo jako příliš tvrdý oříšek. Není divu. Neutronová hvězda rozhodně nepatří mezi tuctové objekty. Její hmota má extrémně vysokou hustotu. To, co bychom si z neutronové hvězdy nabrali na polévkovou lžíci, by vážilo jako celé Himálaje.

35 tisícin sekundy za sedm týdnů

Vědci z Institutu Alberta Einsteina v Postupimi spřáhli vysoce výkonné počítače do počítačového clusteru Damiana a tomu pak zadali modelování magnetického pole vznikajícího při kolizi dvou neutronových hvězd. Výpočty trvaly bezmála sedm týdnů. Za tu dobu počítače propočítaly událost trvající v reálu asi 35 tisícin sekundy. Pro srovnání – mrknutí lidského oka trvá třikrát déle.

Simulace začala situací, kdy jsou dvě neutronové hvězdy o hmotnosti 1,5 Slunce od sebe vzdáleny asi 20 kilometrů. Každá z hvězd má průměr necelých třicet kilometrů a generuje bilionkrát silnější magnetické pole než Slunce. Během 15 milisekund se obě hvězdy srazí, splynou v jedno těleso a vznikne tak černá díra o hmotnosti 2,9 hmotnosti Slunce.

Schema srážky dvou neutronových hvězd. Foto: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz a L. Rezzolla
Schema srážky dvou neutronových hvězd. Foto: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz a L. Rezzolla

Uvnitř nově vzniklé černé díry prudce vzroste teplota na 10 miliard stupňů Celsia. Zároveň zesílí magnetické pole, ale zůstává silně neuspořádané. Plyny rotující kolem černé díry rychlostí blízkou rychlosti světla zesílí v následujících 11 milisekundách magnetické pole černé díry na tisícinásobek magnetického pole původních neutronových hvězd. Toto magnetické pole se začne uspořádávat. Siločáry magnetického pole získají tvar dvou „trychtýřů“ vybíhajících z černé díry ve směru prodloužení osy rotace tohoto superhmotného tělesa. Magnetickými „trychtýři“ pak vystřelí proud superrychlých částic. Právě tyto částice vyvolají krátký záblesk gama-záření.

Nejčtenější