Największa tajemnica Wszechświata

Wyobraź sobie coś tak gęstego, że łyżeczka tego materiału waży tyle co góra. A teraz pomyśl o milionach takich obiektów w naszej galaktyce. Większość z nich jest niewidoczna dla teleskopów. Brzmi jak fantastyka? To neutronowe gwiazdy – czysta rzeczywistość.

Od lat wiemy, że Droga Mleczna roi się od tych dziwnych pozostałości po wybuchach masywnych gwiazd. Są to ich ścisknięte do granic rdzenie. Problem? Prawie ich nie widzimy. Nie świecą, nie wysyłają promieniowania, które łapiemy. Po prostu czają się w ciemności.

Kosmiczna gra w chowanego

Szczerze? Odkryliśmy tylko ułamek. Szacuje się, że w galaktyce jest dziesiątki lub setki milionów neutronowych gwiazd. A znamy ledwie kilka tysięcy. To jak szukać ziarenka piasku na plaży.

Te, które znajdujemy, to wyjątki. Pulsary, które wysyłają fale radiowe jak latarnie. Albo obiekty świecące w rentgenie. Ale samotne neutronowe gwiazdy? Te ciche, w pustce kosmosu? Trudno je wypatrzeć obecnymi narzędziami.

Dlaczego to problem? Ledwo znamy ich masy. Dokładne pomiary robimy tylko w parach, gdzie dwa ciała krążą wokół siebie. To jakby badać ludzi tylko w parach tanecznych.

Roman – detektyw z kosmosu

Tu wkracza teleskop NASA, Nancy Grace Roman. Nowe badanie w Astronomy and Astrophysics mówi, że rozwiąże zagadkę. Jak? Dzięki grawitacyjnemu mikrosoczewkowaniu.

Proste w idei, choć fizyka zwala z nóg. Gdy neutronowa gwiazda przechodzi przed odległą gwiazdą, jej grawitacja ugina światło. Gwiazda w tle jaśnieje i lekko się przesuwa na niebie.

Inne teleskopy łapią to jaśnienie. Roman pójdzie dalej.

Sekret w astrometrii

Roman nie tylko zmierzy jasność (fotometria). Zmierzy też drobne przesunięcia pozycji gwiazdy (astrometria). Wyobraź sobie cień na zamglonym szkle – ruch widać, choć twarz nie.

Przesunięcie mówi o masie soczewkującego obiektu. Neutronowe gwiazdy są tak gęste, że dają silny sygnał. Planeta? Słaby ślad. One? Krzyczą: "Jestem tu!".

Peter McGill z Lawrence Livermore National Laboratory tłumaczy: to jak zważyć niewidzialne. Bezpośrednio. Rewolucja w astrofizyce.

Dlaczego to ważne?

Po co szukać? Oto powody:

Nie znamy ich do końca. Czy to kres życia gwiazdy? Gdzie granica z czarnymi dziurami? Próbka za mała i skrzywiona.

Supernowe rzucają je jak z procy. "Kopnięcia" z prędkością setek km/s. Mechanizm niejasny.

Testują fizykę ekstremów. Gęstość jak w laboratorium natury. Warunki niemożliwe na Ziemi.

Niespodziewany zwrot

Śmieszne: Roman budowano do polowania na planety. Mikrosoczewkowanie exoplanet – to cel. A tu nagle neutronowe gwiazdy i czarne dziury.

Astrometria miała być dodatkiem. Okazała się hitem. Naukowcy midway: "Ej, to zmienia grę!".

Najlepsze odkrycia z narzędzi lepszych niż planowano.

Kiedy i co dalej?

Po starcie Roman ruszy Galaktyczny Bulge Time Domain Survey. Miliony gwiazd fotografowane non-stop. Już pierwsze miesiące dadzą tropy.

McGill mówi: "Nie znamy rozkładu mas neutronowych gwiazd, czarnych dziur ani granicy między nimi. Roman to przełom.".

Jeden samotny pomiar masy? Przełom. Optymiści liczą na dziesiątki.

Podsumowanie

Miliony neutronowych gwiazd czeka w ukryciu. Masa Słońca w rozmiarach miasta. Niewidzialne dotąd. Roman je wydobędzie grawitacyjnym trikiem.

Zmieni wiedzę o śmierci gwiazd, ekstremalnej materii i kosmosie. A przy okazji szuka planet. Nieźle!