Mrtve zvijezde ponekad ponovno zasjaje – i gravitacija može biti odgovorna

Mogu li mrtve zvijezde svijetliti? Novo istraživanje predlaže da bi neobična gravitacijska pojava mogla stvarati ogromne količine svjetlosti oko neutronskih zvijezda.

---

Znanstvenici su pokazali da mrtve zvijezde mogu proizvoditi intenzivne bljeskove svjetlosti kroz snagu same gravitacije. Razumijevanje ovog fenomena moglo bi pružiti nove uvide u neke od najvećih i najtajanstvenijih eksplozija u svemiru. Neutronske zvijezde su među najneobičnijim objektima u svemiru. Ove zvijezde, koje su zapravo ostatci masivnih zvijezda, imaju nevjerojatnu gustoću. Sadrže više mase nego Sunce, ali su stisnute u volumen veličine grada. Gotovo su u potpunosti sastavljene od neutrona, što ih čini najvećim atomskim jezgrama u svemiru. Zbog te iznimne gustoće, njihova gravitacija nadmašuje sve osim crnih rupa. Gravitacija neutronskih zvijezda je toliko jaka da može privući svjetlost u orbite oko sebe i ubrzati obližnje objekte gotovo do brzine svjetlosti.

Osobitosti neutronskih zvijezda

Iako ih nazivamo neutronskim zvijezdama, one nisu potpuno neutralne. Zadržavaju određeni električni naboj, a u kombinaciji s njihovom brzom rotacijom – koja može biti brža od kuhinjskog miksera – mogu stvoriti izuzetno snažna magnetska polja. U nekim slučajevima, ta polja su najmoćnija magnetska polja u svemiru. Kombinacija ovih intenzivnih magnetskih polja i ekstremne gravitacije može dovesti do novih oblika fizike, kako su znanstvenici opisali u radu objavljenom na otvorenom serveru arXiv-u u lipnju. Ovaj znanstveni rad još nije prošao recenziju.

Jedna od fascinantnih mogućnosti koju su istraživači razmatrali je sposobnost neutronskih zvijezda da emitiraju kratke, snažne bljeskove svjetlosti potaknute gravitacijom. Ovi bljeskovi koriste fenomen rezonancije, gdje određeni mehanizam stalno dodaje energiju u sustav na točnoj frekvenciji, pojačavajući ga. Rezonancija je prisutna u mnogim područjima fizike; na primjer, kada se trznu žice gitare, one rezoniraju s tijelom gitare, pojačavajući zvuk. U slučaju neutronskih zvijezda, jaka magnetska polja generiraju veliki broj fotona, osnovnih jedinica svjetlosti. Obično se ti fotoni raspršuju, dodajući sjaju zvijezde.

Međutim, brzo rotirajuća neutronska zvijezda može stvoriti gravitacijske valove, koji su valovi u tkivu prostor-vremena. Astronomi su već detektirali gravitacijske valove iz sudara crnih rupa i neutronskih zvijezda, ali ovi valovi potaknuti rotacijom su puno viših frekvencija. Iako su preslabi za detekciju sa Zemlje, mogli bi prenijeti energiju iz neutronske zvijezde do područja gdje magnetska polja stvaraju fotone i, ako su uvjeti pravi, izazvati rezonanciju.

Novo razumijevanje kozmičkih eksplozija

Ako gravitacijski valovi imaju odgovarajuću frekvenciju, mogli bi pojačati fotone, uzrokujući kaskadnu reakciju koja bi stvorila još više fotona izravno iz gravitacijskog polja. Ovaj proces bi se pojačavao sve dok se ne bi raspao, oslobađajući izboj zračenja.

Znanstvenici smatraju da bi neke neobične astrofizičke eksplozije, poput izboja gama-zračenja i brzih radio izboja, mogle biti izazvane ovom gravitacijskom rezonancijom. Sve ovisi o tome koliko dobro gravitacija može izravno povezati sa svjetlom i proizvesti fotone — što je vrlo rijetko, ali ne i nemoguće. Korištenjem poznatih bljeskova neutronskih zvijezda, istraživači su postavili granice na vezu između gravitacije i svjetlosti, pokazujući kako ove snažne eksplozije služe kao prirodni laboratoriji za istraživanje neočekivanih interakcija u svemiru.