Planety to kosmiczne pozorantki. Z dystansu wyglądają na nieskazitelne, gładziutkie kule, ale w rzeczywistości nie są ani do końca gładkie, ani doskonale kuliste. Żeby nie szukać daleko, taka Ziemia pozostaje spłaszczona ruchem wirowym, a gazowy makijaż maskuje ewidentną chropowatość jej powierzchni. Mówienie w tym przypadku o Kuli Ziemskiej to bardziej zwrot grzecznościowy, niż dokładny opis geometrycznej rzeczywistości.

Co innego gwiazda neutronowa.
Jej znakiem firmowym jest niedorzeczna gęstość zdegenerowanej materii. Stanowi ona odpowiedź na pytanie, jak wyglądałaby gwiazda większa od Słońca, po sprasowaniu do rozmiarów pospolitej planetoidy. To tak, jakby zebrać pół miliona planet podobnych do Ziemi i upchać całą ich zawartość w kulce o średnicy dwudziestu kilometrów. Gdyby mieli tam piach, to każde pojedyncze ziarenko posiadałoby masę lotniskowca.

Wszystko to wiąże się z mocarnym polem grawitacyjnym. Jeżeli zechcesz opuścić Ziemię, wystarczy, że wsiądziesz do rakiety i przekroczysz prędkość ucieczki, wynoszącą lekko ponad 11 km/s. Do wyrwania się z grawitacyjnego uścisku typowej gwiazdy neutronowej, musiałbyś osiągnąć jakieś 150 000 km/s, czyli połowę prędkości światła. Ciekawsze wrażenia we wszechświecie oferują już tylko czarne dziury.
Czyli spacer po powierzchni gwiazdy neutronowej odpada?
W okamgnieniu zostałbyś zgnieciony i rozsmarowany po jej powierzchni w sposób tak efektowny, że nawet Stephen King miałby problem z ubraniem tego w słowa.

Spacer po gwieździe neutronowej brzmi absurdalnie, ale mam coś jeszcze lepszego – wizja ewolucji życia w warunkach hipergrawitacji. Taki pomysł wykorzystał pisarz science fiction Robert L. Forward w książce pt. Smocze jajo. Opowiedział w niej historię inteligentnej cywilizacji CHEELA zamieszkującej świat o średnicy 20 kilometrów, kumulujący w sobie masę 150 tysięcy razy większą od Ziemi. Mieszkańcy supergęstego globu mają rozmiary ziarna sezamu, masę dorosłego człowieka, żyją około 40 minut, a ich ekspresowy metabolizm opiera się nie o chemię, lecz reakcje jądrowe. Książce zaraz stuknie pół wieku, ale sama wizja dalej zachwyca kreatywnością.
Wszystko co piętrzy się na Ziemi – pasma górskie, Burj Khalifa, zawodnicy NBA – zostałoby w takich warunkach bezwzględnie sprasowane. Z tego powodu gwiazda neutronowa pozostaje niemal doskonale kulista i wręcz nieprzyzwoicie gładka.
Żeby uchwycić tę kosmiczną perfekcję, zestawmy ją z naszą planetą. Jak ustaliliśmy, Ziemia jest nieco spłaszczona. W związku z ruchem obrotowym jej promień biegunowy pozostaje krótszy od promienia równikowego o 21 kilometrów – taki kształt nazywamy elipsoidą obrotową.

Różnica wynosi jakieś 0,3%. Nieźle, jak na standardy planet. Ale teraz uważaj. W przypadku większości gwiazd neutronowych analogiczne odkształcenie nie przekracza 0,00001%. Mamy więc 20-kilometrową kulę, której promień równikowy i biegunowy są równe co do milimetra. A nawet lepiej.

Moment, ale czy gwiazdy neutronowe nie słyną z szybkiego wirowania?
Tak, część gwiazd neutronowych tworzy kategorię pulsarów milisekundowych, potrafiących wykonać kilkaset obrotów wokół własnej osi na sekundę.

Mimo to, grawitacja jest tak potężna, a materia tak ubita, że nawet siła odśrodkowa wynikająca z szaleńczego wirowania, nie jest w stanie wyraźnie spłaszczyć obiektu. Ba, milimetr to raczej górna granica potencjalnego odkształcenia. Teoretycy podejrzewają, że mniej rozbrykane pulsary zachowują kulistość z dokładnością poniżej jednego… nanometra. Jeśli mają rację, to spłaszczenie mieści się w granicach 0,00000000001%. To trzydzieści miliardów razy mniej niż w przypadku Kuli Ziemskiej. Czapki z głów.
Teraz druga sprawa, czyli deformacje powierzchni. Na Ziemi mamy czternaście gór wystających 8 kilometrów ponad poziom morza, jak również sześć rowów oceanicznych o głębokości poniżej 10 kilometrów. Ogólnie skorupa ziemska jest nieźle poharatana. Różnica między najwyższym punktem powierzchni planety (Mount Everest) a najniższym (Głębią Challengera w Rowie Mariańskim) wynosi 19,8 kilometra. Znów, nie najgorzej jak na skalę planetarną, ale bez startu do tego, co oferują gwiazdy neutronowe.

Ale przecież gwiazda neutronowa nie ma skorupy?
Właściwie to ma, choć nie przypomina ona tego, co mamy na Ziemi. Zewnętrzne okrycie pulsara stanowi krystaliczna powierzchnia, złożona z ciężkich jonów żelaza i swobodnych elektronów. Dopiero na głębokości kilkuset metrów ciśnienie wciska elektrony w protony, przekształcając niemal całą materię w neutrony, które stanowią 90% masy obiektu. (Kojarzysz taki proces, jak rozpad beta minus? Swobodny neutron jest niestabilny i po pewnym czasie rozpada się na proton i elektron. We wnętrzu gwiazdy neutronowej dochodzi do czegoś odwrotnego). Stąd nazwa.
W każdym razie, ta elektronowo-jonowa skorupa jest równie nieskazitelna, co powierzchnia porcelanowego czajniczka z zastawu babci. Grawitacja skrupulatnie pilnuje, aby nic nie sterczało, a każda nierówność została bezwzględnie zwalcowana. Jeszcze kilka dekad temu spekulowano, że jeśli na powierzchni gwiazdy neutronowej występują jakieś góry, to piętrzą się na zawrotną wysokość 2–3 centymetrów. Współczesne publikacje przekonują, że potencjalne wzniesienia i doliny są nawet sto razy mniejsze i sięgają jedynie ułamków milimetra.

Podkreślę, że mówimy o obiekcie kosmicznym, mierzącym 20 kilometrów średnicy. Gdybyśmy przeskalowali pulsar do rozmiarów Ziemi, to najwyższe szczyty Himalajów sięgałyby ci nieco powyżej kostek.
Co najzabawniejsze, nadal nie spełniłbyś swojego marzenia o zdobyciu Everestu. Jak na ironię, wspięcie się na wysokość choćby paru centymetrów, wymagałoby w takich warunkach energii setki tysięcy razy większej, niż wejście na prawdziwy Dach Świata. Zresztą, zanim założyłbyś raki, grawitacja wsadziłaby ci elektrony w… protony.
A TAK W OGÓLE TO… Mikroskopijne góry gwiazd neutronowych to nie (tylko) bezużyteczna ciekawostka. Jako supergęste, supermasywne i wirujące bączki, pulsary bardzo intensywnie marszczą otaczającą je czasoprzestrzeń, emitując dookoła donośne fale grawitacyjne. Astrofizycy są zainteresowani neutronowymi wzniesieniami, ponieważ każda deformacja takiego obiektu powinna być widoczna, jako dodatkowe zaburzenie w rejestrowanym sygnale. Na razie jednak oczekiwane ślady pozostają nieuchwytne, co zdaje się potwierdzać niezrównaną gładkość powierzchni pulsarów.
Ekstremalne warunki to takie, do których nie zdążyliśmy się zaadaptować:)
Więcej informacji na temat źródeł fal grawitacyjnych i możliwości ich detekcji można znaleźć w zjawiskowej publikacji “Zrozumieć fale grawitacyjne” autorstwa C.R Kitchin, która ukazała się poprzez wyd. PWN. Polecam!
Efekt związany ze skróceniem promienia biegunowego można zaś zwizualizować poprzez wykonanie fajnego eksperymentu (najlepiej z pomocą jakiegoś ciekawskiego brzdąca): https://youtu.be/2MFsOO8gu3Q?si=cSna4_1wos4veXuX
Pozdrawiam!
Dziękuję za przyjemnie napisany lekki i ciekawy artykuł.
Jak zawsze ciekawy temat i wysoki poziom artykułu. Aż szkoda, że taki krótki. Można jeszcze wspomnieć, że gdyby Ziemię zmniejszyć do rozmiarów gwiazdy neutronowej to Everest miałby niecałe 14 metrów wysokości czyli tysiące razy więcej niż góry na gwieździe.
PS. Chyba jakaś głodna kaczka zjadła jeden wyraz w zdaniu “potrafiących wykonać kilkaset obrotów wokół własnej na sekundę.” 😉
Edit: literówki
To jest tak abstrakcyjne, że nasza ziemska percepcja tego nie ogarnia. Nawet „rozsmarowanie” jest nierealne, bo przecież krew tez by się rozpadła. Nasze mózgi i sposób postrzegania rzeczywistości jest czysto lokalny. W skali wszechświata oczywiście.
Śmiechłem z “posta” na początku ale potem zacząłem się zastanawiać. Reszta jest prosta ale MissLavy — Io?
MissLavy to Wenus. Można poznać po “zdjęciu profilowym” 🙂
Fakt. Mi się Wenus nieodparcie kojarzy z tym zdjęciem ze zgniłozielonym filtrem więc nijak z żółto-czerwonym nie skojarzyłem 🙂 Dzięki
Wenus?
Skoro na powierzchni gwiazdy neutronowej jest jakieś egzotyczne żelazo, to pytanie co jest na powierzchni białego karła. Bo w środku jest pewnie to samo, co na powierzchni gwiazdy neutronowej. Intuicja mnie nie zwodzi?
To teraz pytanie: jeśli gwiazda neutronowa jest tak niewiarygodnie gładka, to czy można się na niej poślizgnąć? 😂
Świetny artykuł, pokazujący ile niesamowitych osobliwości istnieje we wszechświecie. Gwiazda neutronowa wyznacza nowe standardy “gładkośći”.
Super artykuł, dzięki!
świetny artykuł, aż szkoda ze mamy tak małe możliwości żeby oglądać obce gwiazdy (nie wspominając o planetach) przy użyciu posiadanych przez nas teleskopów.
Ciekawe czy jest jakakolwiek szansa ze kiedyś uda nam się uzyskać zdjęcie obcej planety na którym będzie ona większa niż milimetry.
Dzięki za bardzo obrazoburczy artykuł na temat ekstremalnych obiektów kosmicznych, jakimi są niewątpliwie gwiazdy neutronowe.
Super się czytało 😉
Jak zawsze świetny tekst, napisany przystępnym językiem. Fajne są te humorystyczne wstawki i obrazki, jak np. zawodnicy NBA czy post Ziemi z tymi komentarzami podsumowującymi współczesne media społecznościowe 😄
No to kolejne bardzo zasadnicze pytanie. Jak szybko stojąc na wirującym pulsarze bym zwymiotował? 🤣