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.

Aktu­al­na rekor­dzist­ka PSR J1748−2446ad rotuje w tempie 716 razy 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.

Kategorie: