Reprezentare artistică a unei stele neutronice, Swift J1749-2807. În dreapta - steaua-companion.
Ce formă de materie se găseşte în inima unei stele de neutroni? Încă nu ştim, însă măsurători de unde gravitaţionale generate de coliziuni de astfel de stele, precum şi observaţii ale unor pulsari au permis oamenilor de ştiinţă să se apropie cu încă un pas de descifrarea acestui secret.
Stelele mai masive decât Soarele, însă nu mult mai mari decât acesta, atunci când mor lasă în urma lor stele de neutroni. Aceste stele sunt cea mai densă formă de materie cunoscută din univers. Evident, există şi găurile negre, care ar trebui să fie mai dense decât stelele de neutroni, însă găurile negre nu pot fi explicate de fizica de azi. Stelele de neutroni, pe de altă parte, au o densitate atât de mare, încât o linguriţă din materia din care sunt compuse ar cântări mai mult decât Everestul!
Care este însă structura unei stele de neutroni? Nu mai există atomi, întrucât la densităţile enorme din stea protonii şi electronii generează neutroni, iar mare parte din stea este deci compusă din neutroni.
Există însă teorii care ne spun că în interiorul stelei, unde densitatea este maximă, ar putea avea loc reacţii nucleare care să ducă ori la formarea de materie cu quarcuri stranii ori la „topirea” neutronilor, însoțită de eliberarea de quarcuri într-o nouă formă de materie.
Caracterizarea stelei neutronice din punct de vedere teoretic este făcută de aşa-numita ecuaţie de stare a stelei de neutroni, cea care leagă densitatea de raza stelei.
Informaţii cu privire la stelele de neutroni pot fi obţinute prin studiul undelor gravitaţionale generate de coliziunea a două stele de neutroni. Un astfel de eveniment a fost măsurat în 2015 de către antenele gravitaţionale LIGO şi VIRGO. Dar şi prin studierea semnalelor electromagnetice emise de pulsari (stele de neutroni cu intense câmpuri magnetice care se rotesc cu viteze mari).
Undele gravitaţionale sunt deformări ale spațiu-timpului prevăzute de teoria relativităţii generale a lui Einstein; aceste unde gravitaționale, care reflectă modificarea structurii spațiului, se propagă prin univers și, atunci când sunt generate de evenimente colosale (de exemplu, fuziunea a două găuri negre), pot fi detectate de instrumentele noastre. Frecvenţa şi evoluţia în timp a acestor unde dau informaţii legate de structura stelelor de neutroni.
Un studiu recent publicat în revista Science a combinat toate informaţiile cunoscute despre stelele de neutroni, atât undele electromagnetice, cât şi cele gravitaţionale, ajungând la concluzia că raza unei stele de neutroni este de 11,75 km, cu o precizie în jur de 0,8 km.
Acest rezultat nu ne permite încă să aflăm ce se găseşte în inima stelei de neutroni, întrucât se ştia deja că raza unei astfel de stele este între 11 şi 13 km, cel mai probabil, însă arată cum se pot combina date din măsurători diverse, iar atunci când precizia acestora va fi mai bună, inclusiv raza stelelor de neutroni va fi cunoscută la rândul ei cu o precizie mai mare.
Undele gravitaţionale permit inclusiv măsurarea constantei lui Hubble, cea care ne spune cât de repede se extinde universul. Aceasta constantă dă rata de expansiune a universului. Undele gravitaţionale se pot folosi în modul următor: se măsoară amplitudinea undelor gravitaţionale pentru a deduce la ce distanţă a avut loc coliziunea; din măsurarea vitezei galaxiei în care aceasta a avut loc se poate calcula constanta lui Hubble. Valoarea găsită, 66,2 km/s/MPc, nu este încă suficient de precisă, dar în viitor, cu noile instrumente precum Cosmic Explorer şi Einstein Telescope, vom putea îmbunătăţi precizia acestui rezultat şi compara valoarea găsită cu celelalte valori obţinute, aplicând metode diverse şi care în prezent furnizează rezultate diferite.
Stelele de neutroni rămân încă un mister şi nu cunoaştem în prezent formă de materie din interiorul acestora; cu ajutorul noilor date, dar şi al metodelor de analiză ale acestora, există speranţa ca în viitorul apropiat să aflăm dacă în univers există forme de materie bizară, cum ar fi cea care ar putea conţine quarcuri stranii, ascunse în stelele de neutroni.
