Osnove neutronske zvijezde

Slično crnim rupama, predviđalo se da će neutronke zvijezde postojati mnogo prije nego što smo ih promatrali. Davne 1934. godine, astronomi Walter Baade i Fritz Zwicky objavili su rad pod nazivom "Kozmičke zrake iz Super-Nove" u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. U tom radu, predložili su ideju da supernove proizvode tajanstvene kozmičke zrake koje dolaze izvan naše galaksije te da su povezane s "prijelazom obične zvijezde u neutronsku zvijezdu". Opisali su ove objekte kao "vrlo male, ali izuzetno gustoće".

Unatoč predviđanjima, prva neutronka zvijezda nije bila otkrivena sve do 1967. godine. Jocelyn Bell Burnell, studentica astronomije na Sveučilištu Cambridge, primijetila je slab, ponavljajući signal pomoću velikog radioteleskopa na Mullard Radio Astronomy Observatory. U početku su pomislili da su možda otkrili tragove "malih zelenih ljudi", ali su brzo shvatili da su umjesto toga pronašli neobičnu zvijezdu koja je ispunjavala karakteristike koje su Baade i Zwicky predvidjeli prije trideset godina.

Od tog prvog otkrića, istraživači su identificirali mnogo neutronskih zvijezda s različitim svojstvima. Ipak, postoji nekoliko osnovnih karakteristika koje su zajedničke svim neutronskim zvijezdama.

Kao što su Baade i Zwicky predviđali, neutronke zvijezde su nevjerojatno male. Prosječna neutronka zvijezda ima promjer od otprilike 20 kilometara, što je približno veličini grada. Unutar tog malog volumena sadrži masu jednaku masi Sunca. Da stvari budu još zanimljivije, samo jedan blok materijala veličine kocke šećera neutronke zvijezde težio bi oko milijardu tona.

To nisu jedina ekstremna svojstva neutronskih zvijezda. Također se vrte zapanjujućom brzinom. Zahvaljujući osnovnom pravilu fizike - očuvanju kutnog momenta - kompaktne neutronske zvijezde mogu se vrtjeti do mnogo veće brzine od one njihove zvijezde prapočetnice. Zamislite umjetničkog klizača koji se vrti. Kada su im ruke ispružene, oni se polako okreću, ali dok uvlače ruke, ubrzavaju. Isto vrijedi i za zvijezde. Nakon supernove, ostatak ima znatno manji promjer i stoga se vrti mnogo brže od svog praoca. Najbrže rotirajuća neutronska zvijezda, PSR J1748-244ad, napravi 716 rotacija u sekundi.

S vremenom će, međutim, poput umjetničkog klizača, neutronska zvijezda nestati. To je zahvaljujući magnetskom polju koje okružuje neutronsku zvijezdu, koje djeluje kao suprotna sila koja u konačnici koči rotaciju zvijezde.

Taj učinak nije iznenađujući, s obzirom na snagu magnetskog polja neutronske zvijezde, koje je redove veličine veće od bilo kojeg drugog pronađenog u svemiru. Kako točno ovi objekti stvaraju tako visoka magnetska polja nije dobro shvaćeno. Kao i njihova brzina vrtnje, to je djelomično povezano s očuvanjem magnetskog polja zvijezde progenitor kada se kolabira u manji objekt. Ali taj učinak sam po sebi nije dovoljan da objasni snagu magnetskog polja koja se vidi u neutronskim zvijezdama.

Iako njihovo magnetsko polje i spin mogu biti ekstremni, neutronske zvijezde nisu baš sjajne u vidljivoj svjetlosti. Otprilike 2000 neutronskih zvijezda identificirano je u Mliječnom putu i Magellanovim oblacima. Na prvu to može zvučati puno, ali astronomi procjenjuju da se samo u našoj Mliječnoj stazi krije milijardu neutronskih zvijezda.

Postoji nekoliko razloga za ovaj nesrazmjer. Većina neutronskih zvijezda je stara. S obzirom da se u našoj galaksiji svakih 50 godina pojavljuje samo jedna supernova, to nije iznenađujuće. Kako stare, neutronske zvijezde se hlade i blijede u sjaju, čineći ih gotovo nevidljivima. Ali čak i mlade neutronske zvijezde može biti teško uočiti. Češće nego ne, astronomi se moraju oslanjati na sretne kozmičke nesreće kako bi pronašli dotad nepoznatu neutronsku zvijezdu.