Un obiect cât un oraș, dar mai greu decât Soarele, se învârte de 700 de ori într-o singură secundă. Fasciculul său de radiații pulsează cu o regularitate pe care niciun ceas construit de om n-o poate egala. Nu e o gaură neagră.
E o stea moartă – și există pentru că fizica nucleară a avut dreptate acolo unde nimeni nu credea că se poate ajunge. Totul începe cu sfârșitul. O stea de peste opt ori mai masivă decât Soarele își consumă ultimele rezerve de combustibil nuclear.
În mai puțin de câteva secunde, miezul ei se prăbușește sub propria greutate. Straturile exterioare sunt aruncate în spațiu cu atâta violență încât explozia de supernovă poate fi văzută de la miliarde de ani-lumină. În centru, însă, rămâne ceva ce nu mai seamănă cu nimic din materia obișnuită.
O masă echivalentă cu 1,4 până la 2 sori este comprimată într-o sferă de doar 20 de kilometri în diametru – aproximativ cât centrul Parisului. Densitatea rezultată sfidează orice imaginație: o singură linguriță din această substanță cântărește un miliard de tone.
Electronii și protonii au fost zdrobiți unii în alții, fuzionând într-o mare de neutroni puri. De aici și numele: stea neutronică.
Pulsarii sfidează limitele preciziei cosmice
În 1967, o doctorandă la Cambridge pe nume Jocelyn Bell a observat ceva ciudat în datele sale radio. Un semnal apărea la intervale perfect regulate – un puls la fiecare 1,337 secunde, cu o precizie care părea imposibilă pentru orice fenomen natural.
Consilierul ei, Antony Hewish, a botezat semnalul LGM-1 – Little Green Men 1 – de parcă doar niște „omuleți verzi” ar fi putut produce o asemenea regularitate. Era primul pulsar detectat vreodată. Mecanismul e simplu în principiu:
steaua neutronică se rotește rapid, iar la polii ei magnetici se emite un fascicul îngust de radiații. De fiecare dată când fasciculul mătură spre Pământ, radiotelescoapele prind un impuls. Exact ca un far cosmic. Hewish a primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1974 pentru această descoperire.
Bell, cea care a făcut observația originală, nu – o omisiune pe care comunitatea științifică o consideră și azi printre cele mai controversate decizii din istoria premiilor. Majoritatea pulsarilor se rotesc de câteva ori pe secundă sau de câteva zeci de ori.
Există însă o categorie aparte: pulsarii de milisecunde, care ajung la sute de rotații pe secundă. Recordul actual îl deține PSR J1748-2446ad, cu 716 rotații pe secundă. La ecuator, roca neutronilor se deplasează cu aproximativ 24% din viteza luminii.
Acești monștri au fost accelerați treptat, de-a lungul a milioane de ani, prin acumularea de materie de la o stea însoțitoare. Stabilitatea lor rotațională este atât de mare încât, pe intervale de câțiva ani, depășește precizia celor mai bune ceasuri atomice terestre.
Și asta nu e doar o curiozitate.
O rețea internațională de radiotelescoape – numită Pulsar Timing Array, publicată în The Astrophysical Journal Letters – folosește acești pulsari de milisecunde pentru a detecta unde gravitaționale de frecvență foarte joasă, acolo unde detectoarele terestre precum LIGO nu pot ajunge.
Materia exotică ascunsă în inima stelelor
Interiorul unei stele neutronice rămâne una dintre marile enigme ale fizicii. La densitățile de acolo, neutronii înșiși s-ar putea dizolva în quarci și gluoni, formând o stare numită plasmă quarc-gluon sau poate chiar materie ciudată de quarc.
Ecuațiile de stare publicate în Physical Review Letters și The Astrophysical Journal propun modele diferite, dar nimeni nu știe sigur cum arată cu adevărat inima acestor obiecte.
De șapte ani, telescopul spațial NICER al NASA măsoară razele X ale stelelor neutronice, oferind constrângeri tot mai precise asupra masei și razei lor.
Ceea ce știm sigur e că materia din interiorul unei stele neutronice este cea mai densă care poate exista fără să se prăbușească într-o gaură neagră. Fizica sa se joacă exact la granița dintre mecanica cuantică și relativitatea generală – acolo unde teoriile noastre încep să se despartă.
