Учёные Университета Гёте во Франкфурте открыли новый метод исследования внутренней структуры нейтронных звёзд с помощью гравитационных волн. Результаты исследования могут значительно расширить понимание поведения материи в экстремальных условиях.
Нейтронные звёзды, обладающие массой, превышающей массу всей Солнечной системы, но сжатой до размеров сферы диаметром всего в десяток километров, давно интригуют астрофизиков. Однако экстремальные условия внутри этих объектов делают их состав и структуру крайне неопределёнными.
Группа учёных под руководством профессора Лучано Реццоллы обнаружила, что после слияния двух нейтронных звёзд образуется массивный быстровращающийся объект, который излучает гравитационные волны в узком диапазоне частот. Этот сигнал, названный «долгим затуханием», несёт важную информацию об уравнении состояния ядерной материи, описывающем поведение вещества при экстремальных плотностях и давлениях.
«Подобно камертонам из разных материалов, издающим разные чистые тона, остатки слияния, описываемые разными уравнениями состояния, будут затухать на разных частотах. Обнаружение этого сигнала может раскрыть, из чего состоят нейтронные звёзды», – объясняет профессор Реццолла.
Используя симуляции слияния нейтронных звёзд с тщательно сконструированными уравнениями состояния, исследователи продемонстрировали, что анализ долгого затухания может значительно уменьшить неопределённости в уравнении состояния при очень высоких плотностях, где в настоящее время нет прямых ограничений.
Хотя современные детекторы гравитационных волн ещё не зафиксировали сигнал после слияния, учёные оптимистично настроены на то, что детекторы следующего поколения, такие как телескоп «Эйнштейн», который, как ожидается, начнёт работу в Европе в течение следующего десятилетия, сделают это долгожданное открытие возможным. Когда это произойдёт, долгое затухание станет мощным инструментом для изучения недр нейтронных звёзд и раскрытия тайн материи в её самом экстремальном состоянии.