Умопомрачительно плотные нейтронные звезды раскрывают свои секреты

:  Физикам Государственного Университета Монтаны (США) удалось установить одно из основных взаимоотношений, характерных для свойств нейтронных звезд . Ученые получили еще один ключ к пониманию странного режима работы нейтронных звезд – объектов настолько плотных, что масса множества солнц умещается в объеме большого города. Оказывается, существует универсальная связь между тремя свойствами, которые соотносятся со скоростью вращения звезд и тем, как они меняют свою форму. Данное взаимоотношение может помочь астрономам понять физические принципы, вступающие в действие внутри ядра нейтронных звезд, отделив, таким образом, эти светила от их еще более странных собратьев – кварковых звезд.

Нейтронная звезда рождается, когда массивное светило расходует всю энергию, необходимую для протекания реакций ядерного синтеза. Звезда гибнет, ее внешнее покрытие испаряется, а ядро сжимается внутрь самого себя, становясь все плотнее под влиянием гравитационных сил. В конечном итоге, давление достигает таких показателей, что даже атомам не удается сохранить свою структуру. Протоны и электроны соединяются друг с другом, вырабатывая нейтроны, а также легкие частицы – нейтрино. Финальный результат – звезда, на 90% состоящая из нейтронов.

Кварковые звезды являются странными теоретическими объектами, плотность которых даже выше, чем у нейтронных звезд, поскольку внутри них даже нейтроны не в состоянии сохранить целостность, превращаясь в свои составные части – кварки (кварковая материя).

«Еще никому не удавалось понаблюдать за кварковыми звездами вживую», говорит Николас Юнес, физик Государственного Университета Монтаны, соавтор нового исследования, участие в котором принял также его коллега по учебному заведению – Кент Яги. Текст работы можно найти в журнале «Наука» за 25 июля 2013 года.

Часть проблемы заключается в том, что ученые, опираясь на данные наблюдений, не могут сказать ничего определенного о различии между нейтронными и кварковыми звездами. Это значит, что известные науке нейтронные звезды могут, на самом деле, быть кварковыми. Как бы то ни было, новое взаимоотношение, обнаруженное Яги и Юнесом, может помочь провести черту между двумя сверхплотными объектами.

Исследователи установили, что в случае с нейтронными звездами существует взаимосвязь между тремя величинами: моментом инерции звезды (определяет скорость вращения звезды), ее индекса любви и квадрупольного момента (указывают на вероятность изменения формы светила). Новообразованное взаимоотношение означает, что, если одну из величин измерить, остальные две можно вывести методом дедукции.

Несмотря на то, что и раньше ученые подозревали наличие связи между этими свойствами, они не допускали, что она окажется настолько стандартной. Это похоже на взаимоотношение, характерное для черных дыр, плотность которых даже выше, чем у нейтронных и кварковых звезд.

«Взаимозависимость для черных дыр известна уже давно, но она имеет смысл, поскольку данные объекты не обладают внутренней структурой», говорит Юнес. «Мы считали, что то же самое не будет относиться к объектам со структурой».

Понимание данного взаимоотношения также должно помочь ученым, работающим в области теории относительности и физических законов мощных гравитационных полей.

comments powered by HyperComments

Также читайте