Sudar dviju neutronskih zvijezda kolosalnih razmjera astronome je iznenadio eksplozijom nevjerojatno savršenog oblika.
Prema novoj analizi posljedica sudara neutronskih zvijezda uočenog još 2017. godine, eksplozija tekozvane kilonove bila je potpuno simetrična i gotovo savršena kugla. Astronomi, međutim jednostavno ne znaju zašto se formirala tako savršena kugla, jer je to u suprotnosti sa svim prethodnim pretpostavkama i modelima eksplozija kilonova
Posve neočekivan oblik eksplozije
Nitko nije očekivao da će eksplozija izgledati ovako. Nema smisla da je sferična, poput lopte. Ali naši izračuni jasno pokazuju da jest. To vjerojatno znači da teorijama i simulacijama kilonova koje smo razmatrali u proteklih 25 godina nedostaje važna fizika, kaže astrofizičar Darach Watson s Instituta Niels Bohr u Danskoj.
Sudari neutronskih zvijezda inače su rijedak prizor za astronome. Spomenuta eksplozija iz 2017. godine, nazvana GW170817, nije bila samo prva zabilježena te vrste, nego je i dalje ostala nadetaljnija u smislu podataka. Astronomi su iz te eksplozije naučili brojne stvari o Svemiru, poput toga da su ti sudari izvor izbijanja gama zračenja, odnosno najenergičnijeg svjetla u svemiru. Eksplozije kilonova isto tako su tvornice za proizvodnju teških elemenata, poput zlata i platine.
Znanje o kilonovama je slabo
S druge strane, o kilonovama se još uvijek puno toga ne zna. No, iz GW170817 je prikupljena tolika količina podataka, da ih znanstvenici još uvijek razabiru, a nastavit će to činiti i još neko vrijeme. Velika količina dobivenih podaataka navela je astrofizičara Alberta Sneppena s Instituta Niels Bohr i njegove kolege na projekt karakterizacije oblika te kilonove. Razlog za to jest zato što je geometrija eksplozije diktirana svojstvima ultra-guste materije od koje se sastoje neutronske zvijezde i može pomoći znanstvenicima da bolje razumiju energiju eksplozije i druga svojstva spajanja neutronskih zvijezda. Njihovo istraživanje objavljeno je u znanstvenom časopisu Nature.
Sneppen i njegov tim mislili su da otprilike znaju što će pronaći i da će njihov rad biti usmjeren na postavljanje detaljnijih ograničenja na poznata svojstva. Sferična eksplozija koju su zapravo pronašli sugerira da postoji nedostatak u razumijevanju spajanja neutronskih zvijezda.
Imate dvije superkompaktne zvijezde koje orbitiraju jedna oko druge 100 puta u sekundi prije nego što se uruše. Naša intuicija i svi prethodni modeli govore da oblak eksplozije stvoren sudarom mora imati spljošten i prilično asimetričan oblik. Najvjerojatniji način da se eksplozija učini sferičnom jest ako ogromna količina energije ispuhne iz središta eksplozije i izgladi oblik koji bi inače bio asimetričan. Dakle, sferni oblik nam govori da vjerojatno postoji puno energije u središtu sudara, koja je bila nepredviđena, kaže Sneppen.
Moguće objašnjenje
Ipak, za to postoji moguće objašnjenje. Kada se dvije neutronske zvijezde sudare, njihova kombinirana masa uzrokuje daljnji gravitacijski kolaps novoformiranog objekta, pretvarajući se u crnu rupu. No, za kratko vrijeme prije nego što se to dogodi, objekt može postati hipermasivna neutronska zvijezda s iznimno snažnim magnetskim poljem. Nedavna analiza sugerira da se to dogodilo s GW170817. Samo na sekundu, objekt je bio hipermasivna neutronska zvijezda. To bi zapravo moglo objasniti kilonovu savršenog sfernog oblika, kažu astronomi.
Možda se neka vrsta 'magnetske bombe' stvara u trenutku kada se oslobađa energija iz golemog magnetskog polja hipermasivne neutronske zvijezde, kada se zvijezda uruši u crnu rupu. Oslobađanje magnetske energije moglo bi uzrokovati da se materija u eksploziji rasporedi više sferično. U tom slučaju, rađanje crne rupe može biti vrlo energično, pojašnava Watson.
Brojna pitanja ostaju neodgovorena
Ipak, neka su pitanja ostala bez odgovora, posebno o tome kako se teški elementi kuju u kilonovi. Znamo da se to događa nakon eksplozije, jer znanstvenici su jasno otkrili stroncij u izbačenoj kilonovi.
U svojoj analizi kilonove, Sneppenov tim je u analizi pronašao gotovo sferno simetričnu raspodjelu stroncija, koji je među lakšim od teških elemenata. No, modeli sugeriraju da bi se teži elementi poput zlata i urana trebali formirati na odvojenim mjestima u kilonovi od onih lakših.SNeppenov tim vjeruje da to sugerira da su u pitanju neutrini.
Alternativna ideja je da u milisekundama koliko živi hipermasivna neutronska zvijezda emitira vrlo snažno, vjerojatno uključujući ogroman broj neutrina. Neutrini mogu uzrokovati pretvorbu neutrona u protone i elektrone, te tako stvoriti više lakših elemenata u cjelini. Ova ideja također ima nedostataka, ali vjerujemo da neutrini igraju još važniju ulogu nego što smo mislili, kaže Sneppen. Isto tako, moguće je da u igri može biti više od jednog mehanizma.
Izvor: Science Alert
