Notranjost nevtronske zvezde je morda najbolj čudno stanje snovi v vesolju. Material je tako močno stisnjen, da atomi sesedejo v morje jedrskega materiala. Še vedno nismo prepričani, ali nukleoni ohranijo svojo celovitost v tem stanju ali se raztopijo v kvarkovi snovi. Da bi resnično razumeli snov nevtronske zvezde, jo moramo razstaviti, da vidimo, kako deluje, in za to je potrebna črna luknja. Zato so astronomi navdušeni nad nedavnim odkritjem ne ene, ampak dveh združitev med nevtronsko zvezdo in črno luknjo.
Obnašanje materiala je odvisno od njegove enačbe stanja. Za nevtronske zvezde je ta enačba stanja Tolman-Oppenheimer-Volkoffova (TOV) enačba. Toda brez boljšega razumevanja jeder nevtronskih zvezd je njegova uporaba omejena. Na primer, najboljši izračun TOV, ki smo ga imeli, postavlja zgornjo mejo mase nevtronske zvezde na približno 2,16 sončne mase, vendar bi meja lahko bila celo 2,6 sončne mase. Da bi bila enačba TOV natančnejša, moramo razumeti, ali se snov kvarkov oblikuje v jedru nevtronske zvezde ali celo, če postanejo ekstremne nevtronske zvezde kvarkovih zvezd.
Poudarjene so opažene združitve z dogodki nevtronskih zvezd. Zasluge: LIGO-Virgo / Frank Elavsky, Aaron Geller / Northwestern University
Naša največja možnost, da se tega naučimo, prihaja iz opazovanj nevtronskih zvezd, ki trčijo v črne luknje. Ko dve črni luknji trčita, ne oddajata nobene svetlobe neposredno, temveč le gravitacijske valove. Ko nevtronska zvezda trči v črno luknjo, le snov nevtronske zvezde oddaja svetlobo, ko se zvezda raztrga. Z združevanjem optičnih in gravitacijskih valov opazovanja takšne združitve lahko bolje razumemo nevtronske zvezde.
Januarja 2020 so astronomi zaznali dva dogodka gravitacijskih valov, poimenovana GW200105 in GW200115. Prva je bila združitev telesa 9 sončne mase s telesom z 1,9 sončne mase, druga pa združitev telesa 6 sončne mase s telesom z maso 1,5 sončne mase. Manjša masa v obeh primerih je prevelika, da bi bila bela pritlikavka, vendar precej pod masno mejo za nevtronske zvezde. Tako so prve potrjene združitve črne luknje/nevtronske zvezde. To je velik posel in bo odklenil globlje razumevanje nevtronskih zvezd.
Na žalost, ko so astronomi iskali optične dogodke, ki bi ustrezali gravitacijskim, niso našli nobenega. Torej ni mogoče združiti optičnih in gravitacijskih podatkov za te združitve. Toda ekipa je lahko izračunala možnosti za iskanje podobnih združitev v prihodnosti. Če dva zaporedna dogodka nista bila redka nesreča, potem lahko pričakujemo približno 50 dogodkov na leto.
Naslednje opazovanje za LIGO in Devico bo poleti 2022. Če bomo imeli srečo, bi nam to moralo dati prvi podroben pogled na notranjost nevtronske zvezde.
Referenca:R. Abbott, et al. “ Opazovanje gravitacijskih valov iz združitve dveh nevtronskih zvezd in črne luknje .'The Astrophysical Journal Letters915.1 (2021): L5.
