Zvětšit obrázek

Časový průběh simulace splynutí dvou neutronových hvězd. (Kredit - Daniel Price (U/Exeter) a Stephan Rosswog (Int. U/Bremen))

Záblesky záření gama jsou pozorovány už několik desetiletí, ale teprve v posledních letech začínají vědci odkrývat děje, které se za skrývají. Ukázalo se, že existují jak krátké gama záblesky trvající zlomky sekundy, tak i dlouhé záblesky, jež jsou pozorovány po dobu až desítek sekund. Mechanismus každé třídy záblesků je odlišný. V případě krátkých gama záblesků ukazují teoretické modely na splynutí dvou kompaktních útvarů – buď dvojice neutronových hvězd či neutronové hvězdy a černé díry.

Zvětšit obrázek

price_rosswog_press_1.jpg

První scénář vyžaduje dvojhvězdu tvořenou právě neutronovými hvězdami. O tom, že taková sestava není nemožná, svědčí skutečnost, že dosud bylo v naší Galaxii objeveno takových dvojhvězd zatím devět. Neutronová hvězda vzniká při explozi supernovy zhroucením jejího jádra do velmi malého objemu. Typická neutronová hvězda má hmotnost odpovídající 1,4 násobku hmotnosti Slunce, ale průměr pouhých 10 km. Výsledkem je extrémní hustota.

Pokud dvě neutronové hvězdy obíhají kolem společného těžiště, vyzařují gravitační vlny – které by mohly být zaznamenány detektory LIGO či GEO600 – a v důsledku toho postupně ztrácejí moment hybnosti a po spirálách se přibližují k sobě navzájem až nakonec splynou. Při tom dojde k uvolnění obrovského množství energie.

Zvětšit obrázek

Binární systém neutronových hvězd by měl podle teorie zakřivovat prostoročas a generovat gravitační vlny. (Kredit – John Rowe Animation)

Daniel Price (University of Exeter) a Stephan Rosswog (International University Bremen) nyní představili výsledky počítačového modelu splynutí dvou neutronových hvězd, který jako vůbec první vzal v úvahu rovněž magnetická pole. Jejich model tuto teorii vzniku gama záblesku podpořil. Výsledky jsou publikovány v aktuálním čísle časopisu Science.

Zvětšit obrázek

Kreslířova představa splynutí dvou neutronových hvězd. (Kredit - NASA, Sonoma State University, Aurore Simonnet)

Model začíná se dvěma „standardními“ neutronovými hvězdami, které se pohybují po kruhové dráze. V momentě, kdy se jejich dráhy „zhroutí“, hvězdy neuvěřitelně rychle splynou a během 2 milisekund vytvoří jediný centrální objekt se spirálními rameny. Nestability v místě spojení způsobí, že se magnetická pole původních hvězd stočí a vytvoří útvar připomínající vír. Tento nadále rotuje a velmi rychle zesiluje magnetické pole vzniklého objektu. Jeho intenzita zesílí o tři řády během jediné milisekundy. „Jsme si jisti, že toto je pouze spodní limit,“ uvádí ale Stephan Rosswog a dodává: „ve skutečnosti může být pole mnohem, mnohem silnější.“ Vědci uvádějí, že výsledná magnetická pole mohou být i tisíc milión miliónkrát silnější než pole, se kterými se setkáváme v pozemských podmínkách.

Výsledek tohoto rychlého procesu popisuje Daniel Price jako „oblasti lokálně silných, velmi propletených siločar magnetického pole“. Pokud intenzita magnetického pole v těchto kapsách dosáhne určité hodnoty, začnou být „nadnášeny“ až vystoupají na povrch nového objektu. V tomto momentě uvolní svou energii podobným způsobem jako se děje na našem Slunci při tzv. koronálních výtryscích hmoty. Vzniknou výtrysky, které pak mohou spustit krátký záblesk záření gama.

Počítačový model byl stvořen během několika měsíců usilovného programování. Přestože vědci využili paralelního superpočítače univerzity v Brémách, byli schopni modelovat pouhých 11 milisekund procesu splynutí dvou neutronových hvězd. I tak výpočet trval několik týdnů.

„Už dříve se vědělo, že silná magnetická pole jsou nezbytná při vzniku záblesků gama, ale dosud nikdo neukázal jak mohou být pole požadované intenzity vytvořena,“ komentuje význam studie Daniel Price.

Simulace ve formátu quicktime

Zdroje:
University of Exeter
NewScientist.Com
BBC News