The potvrzení z gravitační vlny v roce 2017 pokračuje v odemykání zcela nových světů fyziky, ale také stále vyvolává další otázky. Detekce každé gravitační vlny přináší novou výzvu – jak zjistit, co událost způsobilo. Někdy je to těžší, než to zní. Nyní tým vedený Alejandrem Vigna-Gomezem z Univerzita v Kodani domnívá se, že našli model smrti hvězd, který pomáhá vysvětlit některá dříve nevysvětlitelná zjištění – a ukazuje na galaxii s mnohem hmotnějšími neutronovými hvězdami, než se dříve myslelo.
Ve vědě je běžné shromažďovat data, která, jak se zdá, neodpovídají současné vědecké teorii. Tento druh neočekávaných dat pochází z laserového interferometru Gravitational-Wave Observatory ( LIGO ) vůbec druhý nález gravitačních vln. Obvykle by LIGO zaznamenávalo gravitační vlny vyplývající ze srážky dvou hmotně hustých objektů, jako je např Černá díra a neutronová hvězda . V případě jeho druhého pozitivního záznamu, původně zaznamenaného v roce 2019 a nyní známého jako GW190425, data ukazovala na zdroj jako na dvě splývající neutronové hvězdy, ale byly překvapivě velké.
UT video pojednávající o tom, co jsou gravitační vlny.
Průměrné neutronové hvězdy je těžké „vidět“ v tradičním smyslu. Stejně jako jejich blízce příbuzná sestřenice, černá díra, se obvykle tvoří až poté, co supermasivní hvězda imploduje. Občas však tvoří pulsary a vytvářejí formu hvězdy, která je jednou z nejviditelnějších ve vesmíru. Typicky jediný způsob, jak vidět binární systém neutronové hvězdy, jako je ten, který vytvořil signál gravitační vlny GW190425, je, když jedna ze dvou hvězd v systému je pulsar a pak interaguje se svým sousedem pravidelné neutronové hvězdy. Ale žádný ze známých binárních systémů neutronových hvězd neměl dostatečně těžké hvězdy, aby odpovídaly signálu, který vidělo LIGO.
Takové hvězdy postrádaly částečně kvůli tomu, že se větší hvězdy po smrti proměnily v černé díry spíše než neutronové hvězdy. Gravitační signály však pocházely ze slučování obřích neutronových hvězd, nikoli ze slučování černých děr. Co tedy způsobuje vznik těchto velkých neutronových hvězd a proč se neobjevují v binárních párech s pulsary?
UT video o tom, jak používat gravitační vlny k astronomii.
Podle Dr. Vigna-Gomez by odpověď mohla spočívat v typu hvězdy zvané „svlečená hvězda“. Také se nazývá a héliová hvězda Tyto hvězdné objekty se tvoří pouze v binárních systémech a jejich vodíkový vnější obal je odtlačen jinou hvězdou v systému, takže jádro z čistého hélia zůstává. Tým modeloval tyto typy hvězd, aby pochopil, co se s nimi stane po supernově. Závisí to na dvou faktorech: na váze jádra, které zbylo, a na síle výbuchu supernovy.
Pomocí modelů vývoje hvězd tým ukázal, že u héliových hvězd mohou být některé vnější vrstvy hélia při explozi odfouknuty, čímž se sníží hmotnost hvězdy do bodu, kdy se již nemůže stát černou dírou. To by mohlo potenciálně vysvětlit, odkud pocházejí těžké neutronové hvězdy, ale proč nejsou výraznější v binárních systémech s pulsary?
Další podrobnosti o srážkách neutronových hvězd v tomto videu UT
Odpověď pochází ze standardního procesu v binární systémy - přenos hmoty. Jedna hvězda v binárním systému často ztrácí část svého materiálu ve prospěch druhé, hmotnější hvězdy v procesu známém jako přenos hmoty. V systémech neutronových hvězd může tento přenos hmoty někdy roztočit neutronovou hvězdu na pulsar. Čím větší je však jádro hélia hvězdy, tím je proces přenosu hmoty méně pravděpodobný. Takže v systémech, které tvoří masivní neutronové hvězdy, je méně pravděpodobné, že by skončily v binárním systému s pulsarem. Jsou schopni lépe držet svou hmotu, než ji přenášet na svého binárního společníka a nechat ji rozsvítit jako pulsar.
Další data z LIGO tuto teorii podporují. Zdá se, že slučování těžkých neutronových hvězd je ve vesmíru stejně běžné jako slučování o něco méně těžkých neutronových hvězd s pulsary. Může existovat celá populace velkých neutronových hvězdných binárních systémů, neviditelných pro naše obvyklé detekční metody. Ale nyní, s LIGO, bychom měli být alespoň schopni vidět, kdy se spojí, a to je další krok k jejich skutečnému pochopení.
Další informace:
UCSC – Astrofyzici vysvětlují původ neobvykle těžkých dvojhvězd neutronových hvězd
Astrophysical Journal Letters – Sestavení záložní supernovy těžkých binárních neutronových hvězd a párů lehkých černých děr a neutronových hvězd a společný hvězdný původ GW190425 a GW200115
Observatoř Zelené banky – Nejhmotnější neutronová hvězda, která kdy byla objevena, téměř příliš hmotná na to, aby existovala
ODKAZ - GW190425
Hlavní obrázek:
Grafika zobrazující různá spojení, která způsobila různé gravitační vlny.
Kredit – Vigna-Gomez et al., ApJL 2021
