19. Neutronové hvězdy
Přemýšleli jste někdy o tom, jak mohou být hvězdy veliké? Hvězdy se mohou lišit relativně málo ve svých hmotnostech, ale enormně ve svých rozměrech. Hmotností se většinou pohybují od setiny do stonásobku hmotnosti Slunce. Čím je hvězda hmotnější, tím bouřlivěji probíhají termojaderné reakce v jejím nitru, a tím kratčeji žije.
Jiná situace je se skutečnou velikostí hvězdy, tedy s jejím průměrem. Naše Slunce má průměr 1 400 000 kilometrů. Existují ale i hvězdy mnohem větší a mnohem menší. K těm větším patří například červený veleobr Betelgeuse, jehož průměr je 1 100krát větší než sluneční. Kdyby byla hvězda Betelgeuse ve středu sluneční soustavy, dosahoval by její povrch až k dráze planety Jupiter. Na druhé straně velikostní škály jsou neutronové hvězdy, které mají průměr jen několik desítek kilometrů. A o těchto drobečcích hvězdného světa si dnes budeme vyprávět.
Neutron je elementární částice, která se nachází spolu s protony v atomových jádrech. Byla objevena v roce 1932 anglickým fyzikem Jamesem Chadwickem při ostřelování beryllia alfa částicemi. O pouhý rok později předpověděl švýcarský fyzik Fritz Zwickey spolu s německým fyzikem Walterem Baadem, že by některé hvězdy v závěrečných fázích mohly být složeny jen z neutronů. Od předpovědi v roce 1933 do jejich objevu v roce 1967 uplynulo dlouhých 34 let.
V roce 1967 zachytila Jocelyne Bellová, mladá asistentka Anthony Hewishe, na radioastronomické observatoři v anglické Cambridgi podivný signál. Velmi pravidelné pulzy připomínaly spíše vysílání mimozemské civilizace než signál z vesmíru, a tak byl podivný objekt pojmenován LGM-1, což je zkratka z anglického Little Green Men neboli Malí zelení mužíčci. Záhy se ukázalo, že jde o neutronovou hvězdu, jejíž magnetická osa není totožná s rotační osou. V okolí magnetických pólů vznikají horké zářící skvrny a rotující objekt vysílá majákovým efektem k pozorovateli pravidelné záblesky. Takovému objektu říkáme pulzar. Pokud jeho signál převedeme na zvukový záznam, dostaneme zajímavou nahrávku:
* * *
Jak vůbec vznikají neutronové hvězdy? Jde o jedno ze závěrečných stádií velmi hmotných hvězd, které svůj život končí grandiózní explozí supernovy. Většinu látky hvězda rozmetá do okolí a obohatí mezihvězdné prostředí o těžké prvky, které ve hvězdě vznikly termojadernou syntézou. Vznikne mlhovina a v jejím centru malý zbytek po bývalé hvězdě – neutronová hvězda. Hmotnost tohoto zbytku je maximálně dvojnásobek sluneční hmotnosti a rozměr jen několik desítek kilometrů. Takový objekt je složen převážně z neutronů a je nesmírně hustý. Kdybychom si mohli prohlédnout 1 cm3 látky hvězdy, tedy přibližně kostku na hru Člověče, nezlob se, měla by hmotnost až miliardu tun!
Mezi nejznámější pulzary patří pulzar v Krabí mlhovině, který je pozůstatkem po explozi supernovy z roku 1054. Jeho perioda je 33 milisekund. Poslechněte si nahrávku, ve které byl elektromagnetický signál převeden beze změny frekvence na zvukový:
* * *
Nejrychlejší pulzary mají frekvenci v milisekundách. Hvězda, která se otočí kolem dokola za jedinou milisekundu, to už je cvrkot! Zaposlouchejte se nyní do zvuku pulzaru, jehož perioda je pouze 1,56 ms a zkuste si představit rychlost, jakou se tato neutronová hvězda otáčí!
* * *
Neutronové hvězdy jsou nesmírně užitečné. Víme už, že pokud mají skloněnou rotační a magnetickou osu, vznikne pulzar. Ten vysílá polarizované světlo, které můžeme využít jako vynikající zdroj pro měření mezihvězdných magnetických polí. Pokud neutronová hvězda při svém vzniku rotovala rychleji než 200 otáček za sekundu, mohl z ní vzniknout magnetar, hvězda s extrémně silným magnetickým polem. Magnetary jsou vynikajícími laboratořemi, ve kterých můžeme studovat extrémní projevy látky v silném magnetickém poli. Pokud je neutronová hvězda součástí těsné dvojhvězdy, ztrácí systém energii tím, že vysílá gravitační vlny. Vidíme, že za pomoci neutronových hvězd můžeme zkoumat nejenom závěrečná stádia vývoje hvězd, ale velké množství dalších velmi zajímavých jevů.