Zvětšit obrázek

Bílý trpaslík a těžký pulsar v intimním objetí. Kredit: ESO/L. Calçada.

Naše Slunce je podle všeho osamocenou hvězdou, která jen tak smutně pokukuje po hvězdných párech a vícehvězdných systémech, v nichž se uplatňuje většina hvězd Mléčné dráhy. Astrofyzici je ale potkávají moc rádi, protože kolem nich mohou sestavit spoustu zajímavých výpočtů. A když je dotyčná dvojhvězda opravdu bizarní, tak se mohou dít velezajímavé věci.

Zvětšit obrázek

John Antoniadis. Kredit: MPIFR.

Doopravdy bizarní dvojhvězdou je systém vzdálený téměř 7000 světelných let, který zahrnuje pulsar PSR J0348+0432, doprovázený bílým trpaslíkem. Pulsar je vlastně divoce rotující neutronová hvězda, která na nás bliká elektromagnetickým zářením jako vesmírný maják. V tomto případě ale nejde o jen tak ledajaký pulsar. PSR J0348+0432 má sice průměr kolem 20 kilometrů, ale zároveň se hmotností vyrovná 1,8 násobku Slunce, což z něj dělá neobvykle těžkou neutronovou hvězdu. Ve skutečnosti je to jedna z nejtěžších neutronových hvězd, jaké jsme doposud nalezli. Gravitace na povrchu tohoto pekelného tělesa, rotujícího rychlostí 25 otáček za sekundu, musí být zhruba 300 miliardkrát silnější, nežli na povrchu Země. Kolem pulsaru obíhá bílý trpaslík, který to stihne jednou za 2,46 hodiny. Astrofyzici jsou nesmírně nadšeni, protože takový hvězdný systém je nádherně předurčen k intenzivnímu výzkumu a testování významných fyzikálních konceptů.

Systém s pulsarem PSR J0348+0432 objevil početný mezinárodní tým, v jehož čele stál John Antoniadis z Max Planck Institute for Radio Astronomy v německém Bonnu. Využili k tomu chilskou soustavu dalekohledů Very Large Telescope a také radioteleskopy. Záhy jim bylo zřejmé, že se vzhledem k extrémní povaze místní neutronové hvězdy tenhle systém velmi hodí k důkladnému proklepnutí Einsteinovy obecné teorie relativity z roku 1915, která popisuje gravitaci jako zakřivení časoprostoru a jak je známo, doposud srdnatě odolává všem pokusům o vyvrácení. Jenže zatím ještě nikdy nečelila takové výzvě. Pro obecnou teorii relativity to byl krok do neznáma.

Zvětšit obrázek

Bizarní páreček narušuje časoprostor gravitačními vlnami. Kredit: ESO/L. Calçada.

Antoniadis a spol. pozorovali soustavou Very Large Telescope bílého trpaslíka a zároveň radioteleskopy pravidelně tikající masivní neutronovou hvězdu. V takto těsné dvojhvězdě dochází k intenzivnímu vyzařování gravitačních vln a tím pádem i ke ztrátě energie. To by mělo způsobovat nepatrné změny oběžné doby bílého trpaslíka. Jde o to, že se v tomto bodu předpovědi Einsteinovy obecné teorie relativity a soupeřících teorií rozcházejí. A by byl hřích to nevyužít.
Pozorování Antoniadisova týmu byla tak přesná, že se jim změnu oběžné doby skutečně povedlo změřit, přičemž zjistili, se zpomaluje o 8 miliontin sekundy za rok. To je ovšem slavné vítězství pana Einsteina, jehož obecná relativita teď působí velmi neporazitelným dojmem. Teď ještě zbývá smířit koncept gravitace obecné relativity s kvantovou mechanikou a pochopíme podstatu celého vesmíru. To bude samozřejmě ještě nějakou chvíli trvat, ale výzkum systému PSR J0348+0432 teď podle všeho pojede na plné obrátky. Letitá obecná teorie relativity dráždí astrofyzikální esa a jistě ji brzy v tomto systému otestují znovu, s ještě větší přesností.

Zvětšit obrázek

Martin Urbanec. Kredit: M. Urbanec, SLU.

O komentář jsme v této věci požádali specialistu na neutronové hvězdy a pulsary Martina Urbance z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě. Publikovaný objev je podle něj zajímavý hned z několika hledisek. Velká hmotnost pulsaru byla změřena jiným způsobem než v případě podobně hmotného pulsaru J1614-2230 (Demorest et al. Nature 2010). To výrazně zvyšuje pravděpodobnost, že tak hmotné objekty vskutku existují a nemusejí být výjimečné. Zajímavé je také to, že se oba tyto pulsary nacházejí v binárním systému s bílým trpaslíkem. Takto hmotné neutronové hvězdy podle Urbance umožňují studovat chování hmoty za extrémních hodnot hustoty a tlaku, kterých nemůžeme na Zemi dosáhnout. Umožňuje to například zkoumat, zda se neutrony za vyšších tlaků "rozpustí" na kvarky, či zda a za jakých podmínek dochází k objevování tzv. hyperonů. To jsou částice, které obsahují i strange kvark, zatímco neutrony a protony se skládají pouze z up a down kvarků. Neutronové hvězdy tak slouží i jako unikátní laboratoře jaderné fyziky.

Literatura

National Radio Astronomy Observatory News 25.4. 2013. ESO News 25.4. 2013, Science online 26.4. 2013, Wikipedia (Binary star, General relativity).