A brutális gravitációjú neutroncsillagokon még a hegycsúcsok is kisebbek egy milliméternél
Egy asztrofizikus-csoport nemrég új neutroncsillag-modelleket vetett be, hogy megvizsgálja a hegységeket – apró kiemelkedéseket – ezeken az egyébiránt tökéletesen gömbölyű struktúrákon. Kiderült, hogy a hatalmas gravitációs vonzás miatt még a legnagyobb domborzati eltérések is rendkívül kicsik – magasságuk egy milliméter töredéke.
A neutroncsillagok egykor volt hatalmas csillagok önmagukba zuhant magjai, és mint ilyenek, a legnagyobb sűrűségű objektumok az univerzumban – a fekete lyukakat leszámítva. Azért hívják őket neutroncsillagoknak, mert a rajtuk uralkodó hatalmas gravitációs erő miatt az atomjaik magja befogja az elektronokat, ezáltal neutronban gazdagabb atommagok, majd szabad neutronok keletkeznek. Ezek az égitestek annyira masszívak, hogy bár átmérőjük akkora, mint egy nagyobb városé, tömegük nagyobb, mint a mi Napunké. Bár minden miniatűr rajtuk, a domborzati eltérések itt, ettől még ezeket hegynek nevezik.
De milyenek lehetnek a „hegyek” ezeken a sűrű csillagokon? A kutatócsoport ezt a kérdést két külön tanulmányban járta körül – amelyek egyelőre nem estek át szakmai ellenőrzésen, viszont vasárnap bemutatták az eredményeket a brit Királyi Csillagászati Társaság aktuális találkozóján.
Mekkorára nőhetnek a hegyek?
Az elmúlt húsz évben már sok asztrofizikust foglalkoztatott a neutroncsillagok hegységeinek kérdése: vajon mekkorára nőhetnek úgy, hogy az égitest kérge még ne törjön meg? – idézte a társaság közleménye Fabian Gittinst, a Southamptoni Egyetem asztrofizikus doktoranduszát, a két tanulmány vezető szerzőjét. A korábbi kutatások arra jutottak, hogy ez a tartomány néhány centiméteres, tehát ennyire térhet el a tökéletes gömb formától egy neutroncsillag, ilyen magasak lehetnek rajta a hegyek – ám ez a mostani tudományos becslés mintegy százszorosa.
A kutatók különféle hegységképző erőknek tették ki az általuk épített számítógépes neutroncsillagmodelleket, és ebből kiderült, hogy a korábbi számítások nem vették figyelembe a neutroncsillagokon uralkodó viszonyokat. Azzal számoltak, hogy a kéreg a végső határokig feszül, hogy a neutroncsillag felszínén ilyen (viszonylag) nagy dudorok nőhessenek – azaz ebben a felállásban a kéreg bármelyik pontban megtörhet. Az új modellek szerint azonban ilyen körülmények meglehetősen valószínűtlenek, még egy neutroncsillagon is.
A neutroncsillagok magja folyékony, elasztikus kérgük van, azon kívül pedig egy vékony folyadékóceán réteg borítja őket. „Az általunk épített modellek a megfelelő módon kapcsolják össze egymással ezeket a régiókat, ezáltal pontosabban meg tudjuk jósolni, mikor és hol törik meg az elasztikus kéreg először. A korábbi modellek azzal számoltak, hogy a feszültség minden ponton maximális ugyanabban az időben, amiből szerintünk kissé túl nagy domborzati eltéréseket következtettek ki” – írta Nils Andersson, a Southamptoni Egyetem asztrofizikusa, a két tanulmány társszerzője.
Ilyen folyáshatárok mellett a korábbi számítások szerint a hegység energiája a csillag nagyobb területére szabadulna rá. A számítógépes modellek alapján azonban a kéreg változásai nem lennének elég drámaiak ahhoz, hogy azoktól a csillag összeessen, mert a kéreg meglehetősen kis sűrűségű anyagból áll – magyarázta Andersson.
Ugyanakkor fennáll a lehetőség, hogy a kéreg első megtörése után nagyobb hegyek is kiemelkedhetnek a felszínből, mint a kutatócsoport modelljei jósolták, mégpedig a csillag felszínén található anyag áramlása miatt. De még az így kialakuló hegyek is jóval kisebbek lennének például egy vakondtúrásnál, annyira összenyomná őket a csillag hatalmas gravitációja.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: