Когда массивная звезда умирает, то она взрывается сверхновой. Уцелевшее после взрыва сколлапсировавшее ядро становится либо черной дырой, либо нейтронной звездой.
Нейтронная звезда является самым плотным небесным телом, которое могут наблюдать астрономы. При массе примерно в 1,4 раза превышающей массу Солнца, их диаметр может не привыкать 10 километров. Однако об этих впечатляющих объектах пока известно немного. Ученый из Университета штата Флорида опубликовал в Physical Review Letters статью, в которой утверждал, что новые измерения, относящиеся к внешнему слою ядра атома свинца, могут заставить ученых переосмыслить теории об общем размере нейтронных звезд.
Свинец-208, изотоп, содержащий 82 протона и 126 нейтронов, имеет ядро, которое физики называют «дважды магическим», потому что и протоны, и нейтроны расположены в оболочках внутри ядра. Эти оболочки делают атом относительно стабильным. Это связано с тем, что внутренняя часть ядра настолько плотна, что выдавливает некоторые нейтроны наружу, измерение толщины этого нейтронного слоя показывает плотность ядра в целом.
Короче говоря, нейтронные звезды могут быть больше, чем предсказывали ученые.
Профессор физики Хорхе Пекаревич заявил, что размер этого внешнего слоя и то, как он простирается дальше, коррелируют с размером нейтронной звезды.
Пекаревич и его коллеги обнаружили, что новое измерение толщины внешнего слоя в ядре атома свинца предполагает радиус от 13,25 до 15,25 км для средней нейтронной звезды. Согласно другим теориям, основанным на предыдущих экспериментах, средний размер нейтронных звезд составляет 10-12 километров.
Работа Пекаревича дополняет исследования физиков из эксперимента по радиусу атома свинца (PREX) в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона. Команда PREX провела эксперименты, в ходе которых была измерена толщина нейтронного слоя ядра свинца на уровне 0,28 фемтометра, или 0,28 триллионных долей миллиметра.
Ядро атома состоит из нейтронов и протонов. Если нейтроны в ядре перевешивают протоны, лишние нейтроны образуют слой вокруг центра ядра. Этот слой чистых нейтронов называется кожей.
Толщина этой «кожи» заинтересовала как физиков-экспериментаторов, так и теоретиков, поскольку она может пролить свет на общий размер и структуру нейтронной звезды. И хотя эксперимент проводился на свинце, эта физика применима к нейтронным звездам - объектам, которые в квинтиллионы (или триллионы миллионов) раз больше ядра атома.
Пекаревич использовал результаты, предоставленные командой PREX, для расчета новых общих измерений нейтронных звезд.
«Нет такого эксперимента, который мы могли бы провести в лаборатории для изучения структуры нейтронной звезды», - сказал Пекаревич. Нейтронная звезда - настолько экзотический объект, что мы не можем воссоздать его в лаборатории. Поэтому, все, что можно сделать в лаборатории, чтобы сообщить нам о свойствах нейтронной звезды, очень полезно.
Больше информации: Университет штата Флориды
