Neutronska zvijezda stvara novo čudno stanje tvari

Neutronske zvijezde su ostaci zvijezda koje su eksplodirale. Iako su vrlo malene – dimenzija većeg grada – njihove su mase goleme – stotinama puta veće od našeg Sunca. Jedan prostorni centimetar neutronske zvijezde teži oko 100 milijuna tona. Prekrivene su čvrstom korom bogatom željezom, a jezgre su im toliko guste da se protoni i elektroni kombiniraju i stvaraju juhu kojom dominiraju neutroni.

U odgovarajućim okolnostima ovi neutroni se povezuju i stvaraju superfluid – tvar s kvantnim svojstvima koja joj omogućuju da se kreće bez trenja, odnosno viskoznosti. Superfluidi koje su znanstvenici uspjeli stvoriti u laboratorijima ponašaju se vrlo neobično – uspinju se uz stjenke posuda, tako da ih je nemoguće zadržati u njima ili pak ostaju nepomični čak i kada se posuda u kojoj se nalaze okreće.

Stručnjaci već duže vjeruju da tvar u jezgrama neutronskih zvijezda prelazi u stanje superfluida, no do sada nisu imali izravnih dokaza da se to uistinu zbiva.

Situacija se promijenila kada su astrofizičari Craig Heinke i Wynn Ho prošle godine istražili podatke koje je NASA-in svemirski teleskop Chandra prikupio o 330 godina staroj neutronskoj zvijezdi nastaloj eksplozijom supernove Kasiopeja A udaljenoj oko 11.000 svjetlosnih godina. Naime, njihova su mjerenja pokazala da se sjaj te zvijezde od kad je otkrivena 1999. godine smanjio za čak 20 posto, što pak znači da se ohladila za četiri posto.

'To je izuzetno brzo hlađenje', rekao je Dany Page iz National Autonomous University of Mexico. Page i njegovi kolege izračunali su da se tako brzo hlađenje može objasniti ako dio neutrona u jezgri prelazi u stanje superfluidnosti. Naime, neutroni prilikom sparivanja ispuštaju neutrine koji lako prolaze kroz zvijezdu i iz nje odnose značajne količine energije. Pageov tim smatra da je to najlogičnije tumačenje zabilježenog procesa hlađenja.

Buduća promatranja zvijezde kroz naredna desetljeća trebala bi potvrditi ove zaključke.

Juhu superfluidnih neutrona teško je stvoriti na Zemlji. Iako se u sudaračima čestica stvaraju guste nakupine materije, temperature u njima previsoke su da bi oponašale stanje u unutrašnjosti neutronskih zvijezda. Superfluidi stvoreni u laboratorijima obično se sastoje od atoma helija rashlađenih na izuzetno niske temperature samo 2,17 stupnjeva iznad apsolutne nule, međutim, oni nisu istovjetni superfluidima u neutronskim zvijezdama.