Kad se golema masivna zvijezda sruši sama u sebe, ostane jezgra veličine nekog zagrebačkog kvarta, ali guste poput planinskog lanca sabijenog u čajnu žličicu. Takve neutronske zvijezde rotiraju vrtoglavo brzo i, poput kozmičkih svjetionika, odašilju ritmične radiopulse koje na Zemlji registriramo kao pulsare.
No svaki pulsar ima ‘rok trajanja’. Kako se tijekom milijuna godina kočenjem gubi kutna brzina, električno polje na magnetskim polovima slabi. Modeli fizike visokih gustoća predviđaju oštru granicu, “liniju smrti”: ispod nje pulsar više ne može ionizirati prostor oko sebe, nema čestica, nema radiozračenja – tišina.
Pa ipak, PSR J0250+5854 i PSR J2144-3933 – spori divovi s rotacijama od svega nekoliko stotina okretaja u minuti – i dalje uredno pulsiraju, unatoč tome što su daleko ispod teorijske granice. Astronomi ih prate već godinama, no objašnjenje uporno izmiče: odakle crpe energiju za održavanje električnih polja ako su, po svim računicama, već trebali ušutjeti?
Vrhovi visoki centimetar
Odgovor stiže iz Pekinga – i uopće nije egzotičan koliko zvuči. Doktorand Zi-Hao Xu i suradnici razvili su numerički model “unutarnje praznine” (inner vacuum gap), zone neposredno iznad magnetskog pola gdje nastaje lavina elektrona i pozitrona. Ključna novost: u simulaciju su, prvi put, ubacili reljef, odnosno mikroskopske planine na površini neutron-zvijezda.
Te izbočine visoke su jedva centimetar, usporedive s vašim noktom. Ali na pulsaru masa istog tog “nokta“”teži milijarde tona, a gravitacija je sto milijardi puta jača od Zemljine. Takav nagli uspon lokalno pojačava električno polje, baš kao što povećalo skuplja sunčevu svjetlost u žarište. Kaskada čestica tada kreće uz upola manji minimalni napon, pa se radio-signal formira i kad bi prema starim izračunima trebao izostati.
Priča o centimetarskim vrhovima otvara puno dublje pitanje: od čega je uopće građen pulsar? Da je kora klasično kristalna, poput kolosalne rešetke protona i neutrona, bombardman relativističkih čestica ugušio bi takve izbočine u djeliću sekunde.
Riječ je o egzotičnom stanju guste kvarkne tvari u kojem se kvarkovi u tripletima (up, down, strange) organiziraju u kompaktnu, gotovo neslomivu strukturu. Vezani snažnom nuklearnom silom, ovi blokovi podnose energije milijunima puta veće od onih koje drže atome na okupu, pa reljef može preživjeti zvjezdane potrese i udare kozmičkog vjetra.
Od FAST-a do kvarova rotacije
Ako su minijaturni vrhovi česta pojava, mogli bismo ih detektirati neizravno. Svaki izbočeni “zub” na magnetskom polu mijenja geometriju snopa: puls postaje šiljast, asimetričan ili nepravilno svijetli u pojedinim rotacijama.
Upravo takve fine varijacije moći će razlučiti kineski radioteleskop FAST promjera 500 metara, trenutačno najosjetljivije uho planeta za frekvencije iz područja svemirskih pulsara. Astronomi planiraju višegodišnje kampanje kojima će analizirati promjene oblika pulsa i njegovog vremena dolaska sa sub-mikrosekundnom preciznošću.
Ako se u podacima pokažu tragovi tih izbočina na magnetskim polovima, teorija o mikro-planinama mogla bi dobiti prvu potvrdu u stvarnim mjerenjima. Usto, neutron-zvijezde povremeno doživljavaju “glitch”, nagli skok brzine vrtnje od nekoliko milijuntih dijelova sekunde. U klasičnoj slici uzrok su lomovi superfluidnih vorteksa u unutrašnjosti. No što ako su to zapravo “zvjezdani potresi” u kojima se rodio ili urušio cijeli nanos centimetarskih vrhova? Nova teorija predviđa da će glitch pratiti promjena amplitude radio-pulsiranja, baš onakva kakvu sofisticirani detektori sada love.
Pulsari su nam već poslužili kao svemirski satovi, laboratoriji gravitacije i potencijalni GPS galaksije. Ako u tu jednadžbu dodamo mikroskopske planinske vrhove, otvaramo još jedan prozor u fiziku koja nadilazi mogućnosti i najvećih zemaljskih sudarača čestica.
Uspiju li astronomi detektirati signale koji ukazuju na nepravilnosti površine u području magnetskih polova, mogli bismo dobiti prvu empirijsku naznaku da strangeon-materija doista postoji. Takav bi rezultat potaknuo reviziju temeljnih nuklearnih modela — i možda nas doveo korak bliže odgovoru na golemo pitanje: kako zapravo izgleda materija kad je teška milijarde tona, a stane na stol za kavu?
Dok čekamo prve podatke, priča o pulsarima i njihovim sitnim planinama podsjeća nas da u svemiru ni centimetar nije nevažan: na pravom mjestu može probuditi zvijezdu koju smo već proglasili pokojnom.
🔵 Pridružite se razgovoru!
Imate nešto za podijeliti ili raspraviti? Povežite se s nama na Facebooku i pridružite se zajednici znatiželjnih istraživača u našem Telegram kanalu. Za najnovija otkrića i uvide, pratite nas i na Google Vijestima.
