Neutrontähed on Universumi kõige tihedamad objektid, massilt Päikesest suuremad, kuid kondenseerunud suhteliselt väikeseks keraks.
Kui suured on neutronitähed? Varasemad raadiuse hinnangud jäid vahemikku kaheksa kuni kuusteist kilomeetrit. Frankfurdi Goethe ülikooli (Saksamaa) astrofüüsikud suutsid gravitatsioonilainete mõõtmisel põhineva keeruka statistilise lähenemisviisi abil määrata neutronitähtede suuruse 1,5 kilomeetri täpsusele. Teadlaste aruanne on esitatud väljaandes Physical Review Letters.
Neutrontähed on Universumi kõige tihedamad objektid, mille mass on Päikesest suurem, kuid kondenseerunud suhteliselt väikeseks keraks. Neutronitähtede suurus on juba üle 40 aasta olnud tuumafüüsika Püha Graal, mille avastamine annab olulist teavet tuumasageduse põhimõttelise käitumise kohta.
Neutronitähtede ühinemisel saadud gravitatsioonilainete tuvastamise andmed (GW170817) annavad olulise panuse selle murede lahendamisse. 2017. aasta lõpus kasutas professor Luciano Rezzolla koos oma õpilaste Elias Mosti ja Lucas Weichiga neid juba vastuseks pikaajalisele küsimusele maksimaalse massi kohta, mis neutronitähtedel võib olla enne musta auku varisemist. Pärast esimest olulist tulemust asus sama meeskond professor Jurgen Schaffner-Belichi abiga kehtestama neutronitähtede suurusele rangemad piirid.
Gravitatsioonilaineid tekitanud neutronitähtede kokkupõrke kunstiline esitus. Krediit: Carnegie teadusasutus.
Alumine rida on see, et olekuvõrrand, mis kirjeldab ainet neutronitähtede sees, pole teada. Füüsikud on neutronitähtede suuruse määramiseks kitsastes piirides valinud statistilised meetodid. Nad arvutasid üle kahe miljardi teoreetilise mudeli, lahendades nende jaoks Einsteini võrrandi, ja ühendasid selle suure andmekogumi GW170817 gravitatsioonilainete tuvastamise piirangutega.
Selle tulemusel määrasid teadlased 1,5-kilomeetrise vahe järgi tüüpilise neutronitähe raadiuse: see ulatub 12–13,5 kilomeetrini, mida saab veelgi täpsustada gravitatsioonilainete edaspidise tuvastamisega.
"Sellel probleemil võis olla aga mitu lahendust," kommenteerib Jurgen Schaffner-Belich. Võimalik, et ülisuure tiheduse korral muudab aine dramaatiliselt oma omadusi ja läheneb nn "faasisiirdele". See on sarnane sellele, mis juhtub veega, kui see külmub ja muutub vedelast tahkeks. Neutrontähtede puhul muudab see üleminek väidetavalt tavalise aine kvark-aineks, luues tähed, millel on sama mass kui nende "kaksikul", neutronitähel, kuid mis on palju väiksemad ja seetõttu veelgi kompaktsemad.
Reklaamvideo:
Kuigi nende olemasolu kohta pole tõendeid, võivad need olla usutav lahendus ja Frankfurdi teadlased võtsid seda võimalust vaatamata täiendavatele tüsistustele arvesse. See vaev tasus end ära: kaksiktähed olid statistiliselt ebatõenäolised. See on oluline järeldus, mis võimaldab nüüd teadlastel potentsiaalselt välistada nende väga kompaktsete objektide olemasolu. Tulevased gravitatsioonilainete vaatlused näitavad, kas neutrontähtedel on eksootilised kaksikud.
