How big is Neŭtrona stelo?

Neŭtrona stelo estas la kolapsinta kerno de masiva stelo, kiu eksplodis kiel supernovao. Supernovao estas la eksplodo, kiu finas la vivon de kelkaj grandaj steloj. Neŭtrona stelo kunpremas pli da maso ol la Suno en pilkon ĉirkaŭ 24–26 kilometrojn larĝan. Tiu larĝo estas ĝia diametro, mezurita rekte tra ĝia centro.

Grando

Sciencistoj opinias, ke neŭtrona stelo havas solidan kruston el pezaj atomoj sub maldika atmosfero de hidrogeno aŭ heliumo. Tio donas al ĝi surfacon, kies grando estas mezurebla. Precizaj mezuradoj venas de NICER, rentgenradia teleskopo sur la Internacia Kosmostacio.

NICER studas pulsarojn, neŭtronajn stelojn, kiuj turniĝas rapide. Per la datumoj de NICER astronomoj trovis, ke la pulsaro PSR J0030+0451 estas ĉirkaŭ 26 kilometrojn larĝa kaj havas ĉirkaŭ 1,4 fojojn la mason de la Suno. PSR J0740+6620, kies maso estas ĉirkaŭ 2,1 fojojn la maso de la Suno, estis ĉirkaŭ 25 kilometrojn larĝa laŭ la analizo de unu teamo kaj ĉirkaŭ 27 laŭ tiu de alia. En 2024 oni mezuris trian pulsaron, PSR J0437−4715, kaj trovis ĝin ĉirkaŭ 23 kilometrojn larĝa.

Ĉiu el tiuj rezultoj havas necertecon de kelkaj kilometroj. Kombinante la rezultojn pri la unuaj du pulsaroj kun aliaj observoj, unu teamo trovis en 2021, ke tipa neŭtrona stelo, kies maso estas 1,4 fojojn la maso de la Suno, havas radiuson de 12,45 kilometroj, plus-minus 0,65. Tial tia stelo estas ĉirkaŭ 24–26 kilometrojn larĝa.

Komparoj de grando

NASA komparas la larĝon de neŭtrona stelo kun la longo de la insulo Manhatano en la urbo Novjorko.
Kuro unufoje ĉirkaŭ la ekvatoro de neŭtrona stelo, kiu estas 24 kilometrojn larĝa, kovrus ĉirkaŭ 75 kilometrojn, tio estas la longo de ĉirkaŭ 1,8 maratonoj.
Fobo, la pli granda luno de Marso, estas ĉirkaŭ 27 kilometrojn longa, iom pli ol la larĝo de neŭtrona stelo. Tamen tipa neŭtrona stelo havas mason ĉirkaŭ 260 bilionojn da fojoj pli grandan ol Fobo.
La Suno estas ĉirkaŭ 1,39 milionojn da kilometroj larĝa, tio estas 58 000 fojojn la larĝo de neŭtrona stelo, kiu estas 24 kilometrojn larĝa.
Se neŭtrona stelo ŝrumpus ĝis la grando de korbopilko, la Suno en la sama skalo estus pilko kun diametro de ĉirkaŭ 14 kilometroj.

Kiel formiĝas neŭtrona stelo

Fine de sia vivo, stelo multfoje pli peza ol la Suno elĉerpas la fuelon en sia kerno. La kerno kolapsas sub sia propra pezo, kaj la stelo eksplodas kiel supernovao. La plej pezaj el tiaj steloj postlasas nigrajn truojn. Pli malpezaj postlasas neŭtronajn stelojn.

La kolapso kunpremas la protonojn kaj elektronojn de la kerno en neŭtronojn, la partiklojn, al kiuj la stelo ŝuldas sian nomon. Se la kolapsanta kerno havas ĉirkaŭ 1 ĝis 3 fojojn la mason de la Suno, la neŭtronoj povas haltigi la kolapson.

Kio troviĝas interne

Sciencistoj opinias, ke neŭtrona stelo konsistas el tavoloj. Sub la krusto la premo disrompas atomojn en maron plejparte el neŭtronoj. Profunde interne la neŭtronoj estas pakitaj ĝis duoble pli dense ol la partikloj en atomkerno. Kian formon havas la materio en la centro mem, estas ankoraŭ nekonate.

Averaĝe, ĉiu kubika centimetro de tipa neŭtrona stelo enhavas 300 ĝis 400 milionojn da tunoj. Mezurado de kaj la grando kaj la maso de neŭtronaj steloj ebligas al fizikistoj eltrovi, kiel kondutas tiel densa materio. PSR J0740+6620 havas preskaŭ 50 % pli da maso ol PSR J0030+0451, sed estas esence same granda. Tiu rezulto parolas kontraŭ kelkaj ideoj, laŭ kiuj la materio en la centro estas pli facile kunpremebla.

Pulsaroj kaj ilia malkovro

Walter Baade kaj Fritz Zwicky proponis en 1934, ke neŭtronaj steloj ekzistas. Jocelyn Bell Burnell malkovris la unuajn pulsarojn en 1967. La plej multaj konataj neŭtronaj steloj estas viditaj kiel pulsaroj. Ĉiu pulsaro sendas trabojn, kiuj balaas la ĉielon, dum la stelo turniĝas, kiel la lumo de lumturo, tial ĝi ŝajnas ekbrili kaj estingiĝi.

Pulsaroj povas turniĝi tre rapide. PSR J0740+6620 turniĝas 346 fojojn en ĉiu sekundo. NICER registras la alvenotempon de ĉiu rentgena radio de pulsaro kun precizeco de 100 nanosekundoj, tio estas 100 miliardonoj de sekundo. La ŝanĝiĝanta heleco montras, kiom forte la stelo kurbigas lumon, kaj el tio kaj el ĝia maso sciencistoj povas eltrovi ĝian grandon.