Огромная гравитация превращает нейтронные звезды в самые совершенные космические сферы. Внутри них плотность и давление настолько высоки, что распадаются даже атомы и остаются одни нейтроны. Предполагается, что в ядре образуется экзотическое сверхтекучее состояние материи.
Однако природу недр нейтронных звезд пока можно реконструировать лишь теоретически, так как экстремальные условия внутри них в земных лабораториях воспроизвести невозможно Поэтому в настоящее время существует множество различных физических моделей, пытающихся описать строение нейтронных звезд при помощи уравнений состояния.
Важным параметром в этих уравнениях является скорость звука в плотном веществе, предоставляющая информацию о том, насколько жесткой и твердой является среда. В случае нейтронных звезд ее можно использовать для определения того, насколько хорошо плотная, сжатая материя может выдерживать огромное давление гравитации. Чем тверже и жестче экзотическая нейтронная смесь в ядре звездного остатка, тем быстрее в нем распространяется звук.
Команда Лучано Резоллы из франкфуртского Университета Гёте к настоящему времени составила более миллиона уравнений состояния недр нейтронных звезд и сравнила их с астрономическими наблюдениями и ядерно-физическими параметрами. Как и ожидалось, у поверхности нейтронных звезд скорость звуковых волн не максимальна, поскольку материя там менее плотная и их поведение во многом не зависит от массы.
Однако по мере углубления скорость звуковых волн увеличивается, пока не достигнет максимального значения. Это происходит со всеми нейтронными звездами выше определенной массы. Однако положение этого максимума очень сильно зависит от их массы. В легких звездных остатках массой до 1,7 солнечных звуковые волны быстрее всего распространяются в ядре — поэтому это самая твердая и жесткая часть нейтронной звезды.
Но с увеличением массы максимум звуковых волн нейтронных звезд смещается ближе к поверхности. У тяжелых объектов он находится даже во внешних слоях, поэтому эти звездные остатки снаружи тверже, чем внутри.
Следовательно, структура нейтронных звезд бывает очень разной и зависит от их массы, что можно сравнить с консистенцией различных видов шоколадных конфет.
«Легкие нейтронные звезды напоминают пралине с твердым орехом, покрытым мягким шоколадом. И наоборот, тяжелые звезды больше похожи на пралине с твердой шоколадной оболочкой и кремовой, мягкой начинкой. Это чрезвычайно интересный результат, потому что он проливает свет на то, насколько может сжиматься ядро нейтронной звезды».
Лучано Резолла
Пока эти выводы основаны только на теоретических моделях, но может появиться шанс проверить их с помощью астрономических наблюдений, так как жесткость нейтронной звезды может проявиться в столкновениях таких звездных остатков. Это свойство связано со значением, которое можно измерить непосредственно в гравитационных волнах. Детекторы гравитационных волн, например: LIGO, Virgo, KAGRA - помогут разобраться во внутренней структуре различных нейтронных звезд и уточнить общие теоретические модели.
«Эти открытия сыграют особенно важную роль в составлении неизвестного в настоящее время уравнения состояния с использованием будущих гравитационно-волновых измерений столкновений нейтронных звезд».
Соавтор исследования Кристиан Экер, Тринити-колледж, Дублин
Источник информации и фото:
Комментариев нет:
Отправить комментарий