«Ядерная паста» нейтронных звезд: обнаружен новый тип вещества

:  Ученые идентифицируют новое состояние вещества, так называемую «ядерную пасту», существование которой возможно только внутри сверхплотных объектов, таких как нейтронные звезды. Редкостное состояние вещества, получившее название «ядерных макарон» (ядерной пасты), кажется возможным только внутри сверхплотных объектов – нейтронных звезд, сообщают астрономы. Атомные ядра подгоняются настолько близко друг к другу, что создается внешняя видимость, по форме напоминающая макароны – некоторые из них видятся как плоские листы (лазанья), другие – как спирали (фузилли). Вероятно, именно эти структуры несут ответственность за снижение максимальной скорости вращения звезд, говорится в новом исследовании.

«Такие условия могут быть достигнуты лишь нейтронными звездами, наиболее плотными объектами Вселенной, не считая черных дыр», говорит астроном Хосе Понс из Университета Аликанте (Испания).

Это новое состояние вещества было предложено теоретиками несколько лет назад, но его существование никогда не подтверждалось экспериментально. Сейчас же Понс и его коллеги использовали данные о вращении одного из классов нейтронных звезд (пульсары), чтобы получить первое доказательство существования ядерных макарон.

Пульсары генерируют свет в виде пары пучков, что напоминает принцип действия маяка. Во время вращения пульсара, пучки попеременно становятся то видимыми, то невидимыми, создавая иллюзию пульсирования звезды и позволяя астрономам измерить скорость ее вращения.

Исследователи провели наблюдение за десятками пульсаров, но, ни у одного из них период вращения не превышал 12 секунд. «В принципе, мы и не надеялись на это», говорит Понс в интервью сайту «space». Длинный период вращения характерен для меньших круговых скоростей.

Явление ядерной пасты в состоянии объяснять отсутствие пульсаров с длинными периодами вращения. Ученые понимают, что, если атомные ядра внутри звезд становятся частью других структур, удельное электрическое сопротивление растет, усложняя движение электронов сквозь вещество. Это, в свою очередь, заставляет магнитное поле звезды рассеиваться намного быстрее. Обычно, вращение пульсаров обнаруживается вследствие порождения ими электромагнитных волн, что становится причиной потери звездами момента импульса. Но, если магнитное поле звезд и так ограничено, как и должно быть в случае ядерной пасты, генерирование электромагнитных волн не будет столь интенсивным, то есть скорость вращении снижаться не будет.

Нейтронные звезды формируются в том случае, когда массивные светила заканчивают свой жизненный цикл, не производя больше реакций ядерного синтеза. Эти стареющие звезды превращаются в сверхновые, их ядра становятся маленькими и очень плотными. Получаемая в конечном итоге масса столь внушительна, что нормальные атомы просто не могут существовать. Протоны и электроны находятся в постоянном контакте друг с другом, вырабатывая нейтроны и частицы света – нейтрино. Конечный результат протекания всех вышеперечисленных процессов – нейтронная звезда, 90% массы которой составляют нейтроны.

Внутри звездной корки, которая в миллиарды раз прочнее стали, нормальные атомные ядра все еще могут существовать, хотя и в сильно сжатом состоянии. В этих условиях, собственно, и происходит формирование ядерной пасты. Детальный отчет об исследовании можно найти в журнале «Природная Физика» за 9 июня 2013 года.

comments powered by HyperComments

Также читайте