Materia tworząca gwiazdy neutronowe coraz mniej tajemnicza. Naukowcy wiedzą, jak ją rozpracować

Dane zebrane w czasie eksperymentów, pomiary fal grawitacyjnych oraz obserwacje astronomiczne umożliwiły naukowcom określenie właściwości materii występującej we wnętrzu gwiazd neutronowych.

Gwiazdy neutronowe powstają za sprawą eksplozji supernowych, będących ostatnimi etapami istnienia masywnych gwiazd. Zdarza się też, że tego typu obiekty wchodzą w skład układów podwójnych i mogą się ze sobą zderzać. Panujące wtedy warunki są na tyle ekstremalne, że mogą prowadzić do powstawania ciężkich pierwiastków, na przykład srebra i złota.

Czytaj też: Fuzja jądrowa i neutrony o różnym pochodzeniu. Naukowcy rozwiązali długoletnią zagadkę

Gwiazdy neutronowe i ich kolizje zapewniają więc warunki do badania własności materii o gęstościach znacznie przekraczających gęstości wewnątrz jąder atomowych. Naukowcy, chcąc zdobyć więcej informacji w tej sprawie, prowadzą eksperymenty polegające na zderzaniu ciężkich jonów z wykorzystaniem akceleratorów cząstek. W tym przypadku międzynarodowy zespół naukowców, stojący za publikacją dostępną na łamach Nature, połączył ze sobą dane pochodzące z kilku różnych źródeł, aby dokonać przełomu.

Gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste obiekty

Naukowcy wykorzystali w tym celu informacje z eksperymentów polegających na zderzaniu ciężkich jonów złota. Włączyli je do wieloetapowej procedury, której celem było poznawanie ograniczeń wynikających z teorii jądrowej i obserwacji astrofizycznych, między innymi z pomiarów masy gwiazd neutronowych poprzez analizy radiowe, informacje z misji NICER prowadzonej na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej oraz obserwacje fuzji gwiazd neutronowych.

Dzięki wykorzystaniu danych zebranych podczas zderzeń ciężkich jonów badacze byli w stanie lepiej zrozumieć istotę tej niezwykle gęstej materii. Dalsze badania w tej sprawie, dzięki informacjom dotyczącym zderzeń ciężkich jonów, powinny utworzyć swego rodzaju pomost pomiędzy teorią jądrową a obserwacjami astrofizycznymi. Chodzi na przykład o eksperymenty skupiające się na wyższych gęstościach, co powinno obniżyć liczbę niewiadomych dotyczących właściwości gwiazd neutronowych.

Czytaj też: Gwiazda neutronowa uprawia kanibalizm. Astronomowie natrafili na dowody dotyczące tego zjawiska

Połączenie wiedzy z zakresu teorii jądrowej, eksperymentów jądrowych i obserwacji astrofizycznych jest niezbędne, aby rzucić światło na właściwości materii bogatej w neutrony w całym zakresie gęstości badanym w gwiazdach neutronowych. wyjaśnia Sabrina Huth z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt