МОСКВА, 15 ноября. /ТАСС/. Физики из Германии просчитали структуру и свойства нейтронных звезд разной массы и обнаружили, что плотность и структура внешних и внутренних оболочек различается для легких и тяжелых объектов. Работа опубликована в The Astrophysical Journal Letters. О результатах во вторник сообщила пресс-служба Франкфуртского университета.
"Наши расчеты показывают, что нейтронные звезды в чем-то похожи на шоколадные конфеты. Объекты с низкой массой ведут себя как конфеты, в центре которых находится твердый орех, окруженный мягким шоколадом, тогда как тяжелые нейтронные звезды похожи на сладости с мягкой начинкой, окруженной твердой оболочкой", - заявил профессор Франкфуртского университета (Германия) Лучиано Реццолла, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Пульсары и другие типы нейтронных звезд представляют собой останки крупных выгоревших светил. Их ядра после взрыва сверхновой коллапсируют в небольшую сферу, сопоставимую по размерам с небольшим городом. Материя внутри них сжимается так сильно, что происходит цепочка реакций, в ходе которых электроны и протоны сливаются, в результате чего все бывшее светило превращается в шар из нейтронов.
Что на самом деле представляют собой нейтронные звезды, как они выглядят изнутри и из каких слоев они состоят, теоретики пока не могут точно сказать. К примеру, часть ученых считают, что недра нейтронных звезд могут содержать в себе сверхплотное твердое ядро или же экзотическую "кварковую жидкость", а их средние слои состоят из нейтронной жидкости. Свойства этих субстанций физики пытаются раскрыть, используя ускорители частиц и лабораторные аналогии материи нейтронных звезд.
Два типа нейтронных звезд
Профессор Реццолла и его коллеги приблизились к получению ответа на этот вопрос, работая над масштабным проектом, нацеленным на раскрытие свойств недр нейтронных звезд при помощи детальных компьютерных моделей этих компактных объектов. Подобные расчеты, как отмечают ученые, стали возможны после обнаружения гравитационными детекторами вспышки GW170817, порожденной слиянием двух нейтронных звезд в галактике NGC 4993.
Ученые воспользовались собранными в ходе наблюдений за GW170817 данными, а также результатами замеров масс и радиусов нескольких сотен близлежащих нейтронных звезд, для проверки реалистичности и физической допустимости около миллиона различных теоретических моделей, описывающих устройство недр этих объектов. Это позволило физикам резко сузить число допустимых вариаций этих теорий, а также раскрыть любопытную закономерность.
Когда ученые вычислили скорость звука в разных слоях нейтронных звезд, они обнаружили, что устройство этих компактных объектов сильно отличается в зависимости от их массы. Оказалось, что легкие нейтронные звезды, чья масса не превышает солнечную более чем в 1,7 раза, должны обладать относительно мягкой оболочкой и твердыми внутренними слоями, тогда как более крупные объекты имеют твердую внешнюю оболочку и мягкую сердцевину.
Последующие наблюдения за слияниями нейтронных звезд разной массы, как надеются профессор Реццолла и его коллеги, помогут ученым проверить, существует ли эта закономерность, а также раскрыть другие особенности этих компактных объектов, которые приблизят физиков к раскрытию принципов устройства недр нейтронных звезд. Эти сведения, в свою очередь, помогут ученым уточнить роль этих светил в химической эволюции Вселенной, подытожили исследователи.