Jaderné „těsto“ z neutronových hvězd je 10-miliardkrát pevnější než ocel  
Neutronové hvězdy jsou extrémní a mají také extrémní vnitřnosti. Simulace ukazují, že pod povrchem neutronových hvězd existují jaderné „těstoviny“, které představují nejpevnější materiál ve známém vesmíru.
Neutronová hvězda nebo klubko těstovin? Kredit: NASA.
Neutronová hvězda nebo klubko těstovin? Kredit: NASA.

Když masivní hvězdy zestárnou, což bývá velmi rychlé, tak zakončí život ultimátní explozí supernovy. Pokud se jich vnitřnosti nevcucnou do černé díry, tak se zhroutí do hvězdného oharku, extrémní neutronové hvězdy. Během zhroucení takové hvězdy jsou elektrony atomů pod extrémním tlakem vtlačeny do jader těchto atomů. Následkem toho se protony v jádrech změní na neutrony a vyzáří se při tom neutrina. Tak v nitru neutronové hvězdy vznikne neutronový degenerovaný plyn.

 

Matt E. Caplan. Kredit: McGill University.
Matt E. Caplan. Kredit: McGill University.

Matt Caplan z McGillovy univerzity v kanadském Montrealu a jeho spolupracovníci se vypravili těsně pod povrch neutronové hvězdy. Jsou přesvědčeni, že tam nalezli jaderný materiál, který by mohl být nejpevnějším materiálem ve vesmíru. Dřívější výzkum neutronových hvězd ukázal, že jejich povrch by měl být výjimečně pevný. Nové počítačové simulace Caplana a spol. říkají, že materiál, který se nachází těsně pod povrchem neutronových hvězd, v jejich vnitřní kůře, je ještě pevnější. Jejich výzkum brzy uveřejní časopis Physical Review Letters.

 

Neutronová hvězda v síti extrémních magnetických polí. Kredit: NASA.
Neutronová hvězda v síti extrémních magnetických polí. Kredit: NASA.

Astrofyzici rádi teoretizují o tom, jak to asi vypadá uvnitř neutronových hvězd. A podle všeho to dělají během dlouhých bezesných nocí, kdy ani nemají čas se pořádně najíst. Pak není divu, že dávají roztodivným konfiguracím hustě naskládaných neutronů ve hmotě neutronové hvězdy jména podle různých typů těstovin. Teoretici už v nitru neutronových hvězd propočítali existenci gnocchi, spaghetti anebo lasagne.

 

Caplana a spol. zajímalo, jako jsou tyto „těstoviny“ z nitra neutronových hvězd husté. Rozhodli se zjistit, jestli by nemohly být ještě hustší, a tím pádem pevnější, nežli materiál v kůře neutronové hvězdy. Pustili na jaderné těsto počítačové simulace, které jim ukázaly, že tohle „těsto“ pod povrchem neutronové hvězdy je skutečně zřejmě nejpevnějším známým materiálem ve vesmíru. Podle jejich odhadů je asi 10-miliardkrát pevnější než ocel.


Ze simulací Caplanova týmu rovněž vyplývá, že neutronové hvězdy mohou díky své monstrózní gravitační síle generovat vlnění časoprostoru. Tento jev by měl těsně souviset s nepravidelnostmi při vzniku a uspořádání „těstovin“. Znamenalo by to, že neutronové hvězdy samy o sobě, aniž by se s někým srazily, vytvářejí poměrně silné gravitační vlny. V budoucnu bychom takové gravitační vlny mohli zachytit nějakou gravitační observatoří se super citlivým vybavením.

Video
What Is Inside a Neutron Star? | Laura Fabbietti | TEDxTUM

 


Literatura
Phys.org 18. 9. 2018, Physical Review Letters.

Datum: 19.09.2018
Tisk článku

Experimentální neutronová a reaktorová fyzika - Rataj Jan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 289 Kč
cena: 246 Kč
Experimentální neutronová a reaktorová fyzika
Rataj Jan
Související články:

Všechno zlato světa nejspíš pochází ze srážek neutronových hvězd     Autor: Stanislav Mihulka (22.07.2013)
Jaká je kůra neutronových hvězd?     Autor: Stanislav Mihulka (01.05.2014)
První detekce gravitačních vln ze splynutí neutronových hvězd     Autor: Vladimír Wagner (16.10.2017)



Diskuze:

Tak proč...

Jiří Svejkovský,2018-09-21 19:05:26

... to praská?

Odpovědět

Nic není dokonalé

Petr Kr,2018-09-20 12:52:25

V přírodě nejsou věci dokonalé. Diamanty mají defekty, zlato ani líh není 100% čisté.
Při hroucení elektronů se tedy musí nějaký nedostávat a tudíž hmota nebude 10na10 tvrdší než ocel atd. Prostě nás tu lakujou a zase řeší něco, co existuje pouze a jen teoreticky.

Odpovědět

Stabilita a využití

Václav Dvořák,2018-09-19 22:41:25

v podstatě navazuju na ten dotaz se stabilitou tohoto materiálu, dejme tomu, že jednou by byla možnost takový materiál nějakým způsobem vydolovat z takového tělesa. Mohl by takový materiál vydržet za běžné gravitace nebo v kosmickém prostoru? Pokud ano, jaká by byla jeho měrná hmotnost a v případě použití ultratenké vrstvy, srovnatelně hmotné s ocelí, pevnost a vlastnosti?

Odpovědět


Re: Stabilita a využití

Jiri Naxera,2018-09-20 01:59:30

Tak vzhledem k tomu, že je to degenerovaný plyn, takže hustotě odpovídá kolik energetických hladin je obsazeno neboli nepřímo i tlak, tak to volně existovat moc dlouho nebude.

Odpovědět


Re: Re: Stabilita a využití

Josef Hrncirik,2018-09-20 08:07:12

Píše se střední doba života n je 881,5 +- 1,5 s. Možná ale jde o poločas.
Neutrony bez problémů prochází zdí a pochopitelně i stěnou své nádoby.
Jinak by to bylo vynikající do protitankového střeliva.
Prochází neutrony i samy sebou?
Není v atmosféře neutronové těstoviny zóna neutronů přeměňujících se na protony?

Odpovědět


Re: Re: Re: Stabilita a využití

Jiri Naxera,2018-09-20 10:53:26

Ale tak ne, to je střední doba života _volného_ neutronu, to je podstatný rozdíl.

Volný neutron se rozpadá na n -> p + e + ~ny_e (prostě elektronové antineutrino), musí překonat nějakou energetickou bariéru (je to slabý proces, takže vysoká klidová hmotnost W bosonu to celkem drží dlouho), ale co je podstatné, že koncový stav volný proton + elektron +neutrino mají nižší energii než stav počáteční (volný neutron), proto k tomu vůbec dochází.

Slovo volný tam píšu tolikrát naprosto úmyslně - jakmile jde o nějakou vázanou soustavu (třeba atomové jádro), tak jsou energetické poměry někde jinde a pak je neutron stabilní částice. Jako třeba v degenerovaném neutroniu, nebo v jádru (stabilního izotopu) atomu.

Každopádně jestli se nepletu, tak (snad možná s vyjímkou nějakých kryogenních experimentů) na zemi vzniká degenerovaný (elektronový) plyn maximálně při radiační implozi při zapalování vodíkové bomby, a tam se doba existence počítá spíš v nanosekundách. Takže laicky odhaduju, že u neutronia najednou teleportovaného z gravitačního lisu ven by to bylo ještě rychlejší, u metrové krychle z neutronia to IMHO nebude o moc déle než 3nanosekundy. Uvolněnou energii si netroufám odhadnout, ale protože je to obrovsky husté a ještě ty neutrony budou mít relativistické rychlosti, možná by to dokázalo zničit celou planetu.
Asi by bylo hezké si to po práci vyhledat a spočítat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Stabilita a využití

Josef Hrncirik,2018-09-21 08:38:38

Možná si s tím mohli dát v práci práci a napsat v jakém rozmezí teplot a tlaků (hustot)lze očekávat vznik degenerovaného neutronového plynu . Nedegenerovaným mohli napsat, co budou nazývat degenerovaným plynem.
Mohli alespoň naznačit, jakou objemovou práci musí ?běžná hmota ?Fe přijmout aby se kompresí přeměnila na ?? ...neutron... ?? jak se přitom ?ohřeje, ev. co se děje při chládnutí.
Měli naznačit jaká je očekávaná stabilita či metastabilita degenerů.

Odpovědět


Re: Stabilita a využití

Jakub Beneš,2018-09-22 02:09:25

jelikoz jsou to v podstate neutrony natlacene k sobe, tak v bezne gravitaci se maly kousek toho materialu velice rychle rozleti do stran. tenka vrstva nebude drzet pri sobe.

Odpovědět

stabilita?

Radovan Slegl,2018-09-19 21:47:33

Bylo by toto "těsto" stabilní i pokud by nebylo v takové gravitaci? Asi by ho nic nedrželo pohromadě ne?

Odpovědět

Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Josef Hrncirik,2018-09-19 19:53:17

Jaký modul pružnosti má toto těsto v tahu a objemově; a jak rychle vede zvuk podélně či napříč?

Odpovědět


Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Milan Krnic,2018-09-19 20:15:47

A k čemu by vám to u takové simulace bylo? To je jako ptát se, jak podle simulací chutná zední kýta z T. Rexe na tymiánu pečená na sušených druhohorních bylinách.

Odpovědět


Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

,2018-09-20 08:06:01

To by mě taky fakt zajímalo. Diamant a 12 kms asi hadr.

Odpovědět


Re: Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Josef Hrncirik,2018-09-20 08:10:54

Nejde o pohyb hmoty, může to být i více než rychlost světla ve vakuu. Potom by to ale mohlo nést informaci nadsvětelně? Není to proti něčemu?

Odpovědět


Re: Re: Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Jiri Naxera,2018-09-20 10:57:23

Nemůže to být víc než rychlost světla ve vakuu, fakt ne :)

Jediné proti čemu to je je používání Newtonovské aproximace při simulacích takových extrémních věcí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Josef Hrncirik,2018-09-20 14:18:42

Nestačilo by trochu vyztužit nebo odlehčit eter?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Jaderné těsto je sice 10**10x pevnější než ocel, ale kolikrát má větší hustotu? Ev., již při jaké výšce se vlivem extrémní gravitace tato superocel začne roztékat jako Hermelín TM?

Jakub Beneš,2018-09-22 02:15:13

podle me to zvuk vubec vest nebude. protoze to nedokazete zadnym materialem deformovat ;-) cimkoliv do toho uderite, rozpadne se.

Odpovědět


Potom je rychlost zvuku = oo, protože to nemá hustotu = oo.

Josef Hrncirik,2018-09-22 08:10:21

Po

Odpovědět


Když nasimulovali Pevnost, tak nasimulovali pochopitelně také Tažnost i Pružnost i Hustoty i Fonony

Josef Hrncirik,2018-09-22 08:29:49

V posledním odstavci píší, že to neustále mocně gravitačně šumí jako burčák.
Tudíž se To stále třese jako ratlík.
Mohli nasimulovat i rychlost povrchových vln gravitačních i kapilárních.
Taky vysílají gravitační vlny.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace