Objasňovanie úkazu GW170817

Keď v auguste minulého roku splynuli dve neutrónové hviezdy, viedlo to k prvej simultánnej detekcii gravitačných vĺn a elektromagnetického žiarenia a vedci už vtedy vedeli, že tento úkaz vrhne nové svetlo na proces splývania kompaktných objektov.

Tím vedcov tvrdí, že už máme odpoveď na jednu z najväčších záhad úkazu GW170817. Aký objekt sa vytvoril po zrážke neutrónových hviezd? Z pozorovaní gravitačných vĺn vieme, že dve neutrónové hviezdy, ktoré pri tomto úkaze splynuli, mali hmotnosti 1,48 a 1,26 hmotnosti Slnka. Ale výsledný objekt s hmotnosťou asi 2,7 hmotnosti Slnka nemá definitívnu identitu. Tento pozostatok po splynutí je buď najhmotnejšia známa neutrónová hviezda, alebo najmenej hmotná známa čierna diera.

Neostrá deliaca hranicA

Umelecká predstava splynutia dvoch neutrónových hviezd, zdroj NASA/CXC/M.Weiss

Teoretická deliaca hranica medzi neutrónovými hviezdami a čiernymi dierami je neostrá. Závisí najmä od toho, aký model použijeme na popis fyziky týchto objektov (presnejšie od stavovej rovnice látky vnútri neutrónových hviezd). Pozorovania nám takisto nepomôžu. Doteraz najhmotnejšia známa neutrónová hviezda má hmotnosť približne 2,3 hmotnosti Slnka a na druhej strane najmenej hmotná čierna diera má štyri až päť hmotností Slnka. To nám zanecháva značne neistú polohu deliacej čiary medzi oboma druhmi konečných štádií vývoja hviezd. Z tohto dôvodu je určenie podstaty pozostatku po úkaze GW170817 dôležitý cieľ, a preto sa analyzujú staršie pozorovania a pokračuje sa v získavaní nových.

Röntgeonový tok slabne

Tím vedcov vedený Davidom Pooleym (Trinity University and Eureka Scientific) získal nové pozorovania z kozmického röntgenového ďalekohľadu Chandra. Skombinovaním nových dát s predchádzajúcimi pozorovaniami sa autori pokúsili urobiť závery o tom, aký objekt zanechalo za sebou osudové splynutie dvoch neutrónových hviezd. Röntgenové žiarenie vzniká pri zrážke dvoch neutrónových hviezd vtedy, keď rázová vlna po splynutí expanduje a narazí do okolitého medzihviezdneho pro- stredia tvoreného veľmi riedkym plynom a prachovými časticami. Prvá detekcia röntgenového žiarenia z GW170817 – asi deväť dní po splynutí – pravdepodobne indikuje moment, kedy sa táto interakcia začala. Intenzita röntgenového žiarenia z GW170817 pokračovala v raste počas prvých zhruba 100 dní po splynutí hviezd, ako sa očakávalo pri pokračujúcej expanzii rázovej vlny. Ak vznikla neutrónová hviezda, mal by tu existovať ďalší zdroj röntgenového žiarenia: samotná neutrónová hviezda. Tento druhý emisný zdroj by teraz mal začať prevažovať nad emisiou vznikajúcou pri šírení rázovej vlny. Namiesto toho Pooley so spolupracovníkmi zistili, že pozorovaný röntgenový tok z GW170817 značne slabne, čo nenasvedčuje prítomnosti vysoko zmagnetizovanej horúcej neutrónovej hviezdy. Autori preto uvádzajú, že toto splynutie vyprodukovalo s najväčšou pravdepodobnosťou čiernu dieru.

Ešte rok pozorovaní

Ako sa o tom možno presvedčiť? Pooley a jeho kolegovia poznamenávajú, že potvrdiť túto teóriu môžeme pozorovaniami počas nasledujúceho roku. V tom čase by totiž energia uvoľnená zo spomaľujúcej sa rotácie centrálnej neutrónovej hviezdy

Výsledkom osudového splynutia dvoch neutrónových hviezd pri úkaze známom ako GW170817, pozorovanom v auguste v roku 2017, je pravdepodobne čierna diera.

mala dostihnúť spomaľujúci sa rázový front a zapríčiniť tak dramatické zjasnenie v röntgenovom toku z GW170817. Ak neuvidíme toto zjasnenie, hovoria autori, môžeme s istotou povedať, že pozostatok po GW170817 je čierna diera. Tak či onak, pokračujúce pozorovania tohto pozostatku sú potrebné aj na to, aby sme získali dôležité informácie o fyzike splývania kompaktných objektov, rázových vlnách a o ďalších úkazoch.

RNDr. Zdeněk Komárek

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 10/2018.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Komentáre