Космічні шоколадні праліне? Розкрито загальну структуру нейтронних зірок
Шляхом великих модельних розрахунків фізики дійшли загальних висновків про внутрішню структуру нейтронних зірок, де матерія досягає величезної щільності: залежно від маси ці зорі можуть мати ядро або дуже жорстке, або дуже м′яке.
Про це розповідають у Франкфуртському університеті імені Гете, передають OstanniPodii.com.
Досі мало що відомо про внутрішню будову нейтронних зірок, цих надзвичайно компактних об'єктів, які можуть утворюватися після смерті зірки. Маса нашого Сонця або навіть більше стискається у сферу діаметром з велике місто. З моменту їхнього відкриття понад 60 років тому вчені намагаються розшифрувати їхню структуру.
Найскладнішим завданням є моделювання екстремальних умов усередині нейтронних зірок, оскільки їх навряд чи можна відтворити на Землі у лабораторних умовах. Тому існує безліч моделей, у яких різні властивості — від густини й температури — описуються за допомогою так званих рівнянь стану. Ці рівняння намагаються описати структуру нейтронних зірок від поверхні зірки до внутрішнього ядра.
Тепер фізикам вдалося додати ще один важливий фрагмент до цього пазлу. Робоча група під керівництвом професора Лучано Реццолли з Інституту теоретичної фізики розробила понад мільйон різних рівнянь стану, які задовольняють обмеженням, що накладаються даними, отриманими з теоретичної ядерної фізики, з одного боку, та астрономічними спостереженнями — з іншого. Їхню роботу опубліковано в журналі The Astrophysical Journal Letters.
Оцінюючи рівняння стану, робоча група зробила дивовижне відкриття: "легкі" нейтронні зорі (з масою менш як 1,7 маси Сонця), схоже що, мають м'яку мантію та жорстке ядро, тоді як "важкі" нейтронні зорі (з масою більш як 1,7 маси Сонця), навпаки, мають жорстку мантію та м'яке ядро.
"Цей результат дуже цікавий, тому що він дає нам пряму міру того, наскільки стисливим може бути центр нейтронних зірок", - каже професор Лучано Реццолла, - "Нейтронні зорі, вочевидь, поводяться дещо як шоколадні праліне: легкі зорі нагадують ті шоколадні цукерки, у центрі яких міститься лісовий горіх, оточений м'яким шоколадом, у той час, як важкі зорі можна вважати радше схожими на ті шоколадні цукерки, в яких твердий шар містить м'яку начинку".
Вирішальне значення для цього розуміння мала швидкість звуку - предмет вивчення студента бакалаврату Сінана Алтіпармака. Ця величина описує швидкість поширення звукових хвиль усередині об'єкта й залежить від того, наскільки жорсткою чи м'якою є матерія. Тут, на Землі, швидкість звуку використовується для вивчення надр планети та виявлення нафтових родовищ.
Моделюючи рівняння стану, фізики також змогли виявити інші раніше незрозумілі властивості нейтронних зірок. Наприклад, незалежно від їхньої маси, вони, досить імовірно, мають радіус лише 12 км. Таким чином, вони мають такий самий діаметр, як рідне місто Університету Гете — Франкфурт.
Автор дослідження доктор Крістіан Еккер пояснює: "Наше велике чисельне дослідження дає змогу не тільки зробити прогнози для радіусів і максимальних мас нейтронних зірок, а й установити нові обмеження на їхню деформованість у бінарних системах, тобто наскільки сильно вони спотворюють одна одну своїми гравітаційними полями. Ці висновки стануть особливо важливими для точного визначення невідомого рівняння стану за допомогою майбутніх астрономічних спостережень і виявлення гравітаційних хвиль від зірок при їх злитті".
! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.