Исследование на стыке астрофизики и физики элементарных частиц провели ученые из Университета Гете. Современная физика элементарных частиц предполагает, что вещество в чрезвычайно плотной нейтронной звезде может обретать форму кварк-глюонной плазмы. И это образование можно проследить в гравитационных волнах, которые фиксируются детекторами при слиянии массивных тел.
Нейтронные звезды являются одними из самых плотных объектов во Вселенной. Если бы наше Солнце с радиусом около 700 тысяч километров стало нейтронной звездой, а его масса была бы заключена в почти идеальную сферу, то радиус такой сферы составил бы около 12 километров. Когда две нейтронные звезды сталкиваются и сливаются в единую массивную нейтронную звезду, вещество в ядре новообразованного объекта становится невероятно плотным и горячим. Такие условия могут привести к тому, что адроны, нейтроны и протоны, разрываются на их компоненты в виде кварков и глюонов, образуя ту самую кварк-глюонную плазму.
В 2017 году впервые были обнаружены гравитационные волны от сливающихся нейтронных звезд. Этот сигнал, как выяснилось, может нести информацию не только о таком событии, но и о состоянии вещества в экстремальных условиях. Франкфуртские физики смоделировали слияние нейтронных звезд и продукт этого события, чтобы исследовать условия, при которых возникнет переход в кварк-глюонную плазму. Также задачей было увидеть, как этот переход может повлиять на гравитационные волны. В результате расчеты на суперкомьютере показали, что в финальной стадии слияния должен происходить переход в кварк-глюонную плазму, причем он оставляет четкую характерную сигнатуру на гравитационно-волновом сигнале. Эту сигнатуру можно при будущих обнаружениях гравитационных волн от слияния нейтронных звезд четко выделять в сигнале, что даст ясные доказательства формирования такой плазмы.
