Német csillagászok a LIGO méréseinek felhasználásával kiszámították annak a neutroncsillagnak a tömegét, amely még éppen nem omlik össze. Az eredetileg elméleti úton kapott eredményt megerősítette és pontosította a tavalyi kettős neutroncsillag összeolvadásából fakadó gravitációs hullám mérése.

Bármilyen csillagról is beszélünk (legyen az akár fiatal fősorozati csillag, idős vörös óriás, vagy valamilyen kompakt objektum) a belsejében alapvetően két erő egyensúlyán múlik a stabilitás. Az egyik a gravitáció, amely minél kisebb térfogatba szeretné préselni az anyagot. A másik pedig valami, ami ennek ellenáll. Normál csillagok esetén a magban lejátszódó fúziós folyamatok energiatermelése, illetve az ez által létrejövő sugárnyomás tart ellent a gravitációnak.

Az energiatermelés azonban csak addig tarthat, amíg van üzemanyaga a folyamatoknak. Előbb utóbb ez minden csillag esetében elfogy, a mag menthetetlenül összeomlik, és elsőként egy fehér törpének nevezett, kb. Föld méretű és nagyon sűrű (millió tonna/köbcenti) égitest jön létre. A fehér törpe belsejében az elektrongáz ún. degenerált állapotban van, ami megakadályozza a további gravitációs összehúzódást. Ez azt jelenti, hogy az elektronok minden kvantumállapota betöltődött a csillag belsejében, azaz a további összehúzódás nem lehetséges, mert már nem férnek hová az újabb elektronok. Persze ez a jelenség sem tarthat ellent akármekkora gravitációnak. Ha a fehér törpe tömege nagyobb, mint a Chandrasekhar-féle tömeghatár (kb. 1,44 naptömeg), győz a gravitáció. A protonok elkezdik befogni az elektronokat, megszűnik a degenerált elektrongáz nyomása, és még jobban összepréselődik az objektum, egy még sűrűbb (milliárd tonna/köbcenti) kb. 20-30 km átmérőjű neutroncsillag keletkezik.

Az összepréselődött neutronok pedig nagyon erősen taszítani fogják egymást, és ez ismételten megakadályozza a további kollapszust. Na de meddig? Az egymás mellé préselt neutronok közötti taszító erő is véges, bizonyos tömeg felett ismét a gravitációs erőnek lesz nagyobb az előjele. A fehér törpék esetében már a 30-as évek óta tudjuk a tömeghatárt, azonban évtizedeken keresztül eldöntetlen kérdés volt, hogy mi lehet ez a nem forgó[1] neutroncsillagok esetén. Erre talált most megoldást Luciano Rezzolla és kutatócsoportja (Goethe Egyetem, Németország), 2,16 naptömeget.

Az eddig felfedezett neutroncsillagok többségének a tömege kb. 1,4-szerese a Napénak, de ismerünk nehezebbeket is, például a PSR J0348 + 0432 néven ismert forgó neutroncsillagot (más néven pulzárt), amely 2,01 naptömegű. A kutatócsoport biztosnak tartja, hogy a kapott érték hibáját tekintve 1-2 százalékponton belüli a pontosságuk. A kutatás Rezzolla egy korábbi munkáján alapult, és a neutroncsillagok esetén lehetséges elméleti legnagyobb sűrűséggel számították.

“Az elméleti kutatás szépsége az, hogy előrejelzést tehetsz” – nyilatkozta Rezzolla. “Az elméletnek azonban mérési eredményekre van szüksége ahhoz, hogy csökkenjen a bizonytalansága. Éppen ezért volt nagyszerű, hogy egy olyan kettős neutroncsillag egyesülését figyelhettük meg, amely tőlünk több millió fényévre történt. A mérési adatok kombinálása az elméleti munkával lehetővé tette számunkra, hogy megoldjuk a korábban rengeteg spekulációt magával vonó rejtélyt.”

Forrás: csillagaszat.hu / cosmosmagazine.com / iopscience.iop.org