В границах обозримой Вселенной достаточно много объектов, размеры которых во много раз превосходят размеры нашей планеты. Например, звезда, которая пульсирует только с одной стороны или галактика “Сомбреро”, похожая на мексиканскую шляпу. Однако такие сверхплотные тела как нейтронные звёзды, образующиеся в результате вспышек сверхновых звёзд, имеют, как правило, более скромные размеры по сравнению с вышеупомянутыми объектами. Новое исследование, проведенное международной исследовательской группой, сузило диапазон радиусов типичных нейтронных звезд, что позволило астрономам получить наиболее точные на сегодняшний день измерения.
“Мы выяснили, что любая нейтронная звезда, которая примерно в 1,4 раза тяжелее нашего Солнца, имеет радиус около 11 километров”, - сказал в своем заявлении Бадри Кришнан, возглавлявший исследовательскую группу в Институте Альберта Эйнштейна (AEI) в Ганновере. “Наши результаты сужают диапазон радиусов нейтронных звёзд до диапазона между 10,4 и 11,9 километрами. Это в два раза точнее, чем в предыдущих исследованиях”.
В работе команды, опубликованной в журнале “Nature Astronomy”, использовалась комбинация знаний из общего описания первых принципов поведения материи нейтронных звёзд и первых наблюдений слияния двух нейтронных звёзд - GW170817.
“Слияние двух нейтронных звёзд - золотая жила информации!” - сказал Коллин Капано, научный сотрудник Ганноверской высшей школы экономики и ведущий автор исследования. “У нейтронных звёзд самая плотная материя в наблюдаемой Вселенной. Измеряя некоторые характеристики этих объектов, мы узнаем больше о фундаментальной физике, управляющей веществом на субатомном уровне”.
“Это поразительно!”, - добавил Капано. “GW170817 был вызван столкновением двух объектов размером с город. Произошло это столкновение около 120 миллионов лет назад, в те времена, когда динозавры ещё разгуливали по Земле! Это произошло в галактике за миллиард триллионов километров отсюда. Отсюда мы и получили представление о субатомной физике”.
Гравитационно-волновой всплеск GW170817 наблюдался в августе 2017 года во всём электромагнитном спектре. Разобравшись с ядерной физикой, лежащей в основе этого астрофизического события, исследователи смогли определить физические характеристики нейтронных звёзд - их массу и радиусы.
Рассчитанные ограничения дали команде дополнительную информацию о судьбе нейтронных звёзд, сливающихся с чёрной дырой в двойной системе. В большинстве случаев ограничения предсказывают, что нейтронная звезда, вероятнее всего, будет целиком поглощена чёрной дырой, а не разорвана на части. Этот факт может иметь значение для будущих наблюдений подобных событий, поскольку они могут рассматриваться только как гравитационно-волновые источники, будучи невидимыми в электромагнитном спектре.
“Эти результаты захватывают дух не только потому, что нам удалось значительно улучшить методику измерения радиусов нейтронных звёзд, но и потому, что это открывает нам дорогу к пониманию судьбы нейтронных звёзд на завершающем этапе их жизни – при слиянии двух объектов”, – объясняет Стефани Браун, соавтор публикации и аспирант Ганноверской высшей школы искусств (AEI).
Перевод: Григорий Чепель.