Jak prozkoumat vnitřek neutronových hvězd? Gravitačními vlnami!

Neutronové hvězdy jsou extrémní oharky, které zůstanou ve vesmíru po apokalyptickém zániku hvězdy v explozi supernovy. Váží tolik jako hvězdy, ale jejich velikost přitom odpovídá pozemskému městu střední velikosti. Hmota neutronových hvězd je tím nejhustším a nejpodivnějším materiálem ve vesmíru, jehož jediná čajová lžička by vážila asi tak 10 milionů tun. Zároveň jde zřejmě o nejpevnější materiál, s jakým se na Zemi rozhodně nesetkáváme.

O tomto materiálu, který se značně vymyká naší běžné zkušenosti, víme zatím jen velice málo. Neutronové hvězdy jsou od nás velmi vzdálené. I kdyby ale byly někde blízko, stejně bychom nemohli zkoumat jejich vnitřek přímým pozorováním.

Geraint Pratten z britského Gravitational Wave Institute na University of Birmingham a jeho kolegové vymysleli důmyslný postup, jak ke zkoumání extrémního a záhadného vnitřku neutronových hvězd využít gravitační vlny, které vysílá dvojice neutronových hvězd těsně před srážkou.

Pomohly počítačové simulace

Jejich počítačové simulace ukazují, že když se k sobě blíží dvě neutronové hvězdy v osudovém tanci, tak extrémní gravitační síly, jimiž na sebe vzájemně působí před samotnou srážkou, ovlivňují jejich tvar. Změny tvaru jsou stále větší a podepisují se na tom, jak dotyčné neutronové hvězdy oscilují, i na vlastnostech gravitačních vln, které při této události vznikají.

Pratten a jeho spolupracovníci jsou přesvědčeni, že detailní analýzy takových gravitačních vln mohou prozradit mnoho zajímavých informací a vnitřní struktuře a povaze materiálu, z něhož jsou složené neutronové hvězdy. Taková pozorování jsou součástí asteroseismologie, čili hvězdné seismologie, která by se mohla tím pádem stát zásadní zdrojem poznání o neutronových hvězdách.

V těchto pozorováních by se měla uplatnit nová generace gravitačních observatoří, které by se měly v dohledné době objevit, především v kosmickém prostoru. Vnitřky neutronových hvězd by mohla studovat například vesmírná gravitační observatoř eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna), kterou připravuje evropská kosmická agentura ESA. Začátek této mise je prozatím plánován na rok 2034.