Новое исследование под руководством профессора физики Николаса Юнеса из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне проливает свет на внутренние процессы нейтронных звёзд и их роль в понимании Вселенной. Команда учёных использовала данные гравитационно-волнового события GW170817, чтобы изучить диссипативные приливные силы в двойных нейтронных звёздных системах и их влияние на понимание Вселенной.
Нейтронные звёзды — это коллапсирующие ядра звёзд, которые являются самыми плотными стабильными объектами во Вселенной. Они гораздо более плотные и холодные, чем условия, которые могут создать коллайдеры частиц. Существование нейтронных звёзд говорит о том, что существуют «невидимые» свойства, связанные с астрофизикой, гравитационной физикой и ядерной физикой, которые играют решающую роль во внутренних процессах нашей Вселенной.
Открытие гравитационных волн позволило учёным наблюдать ранее неизученные свойства нейтронных звезд. Гравитационные волны, испускаемые нейтронными звёздами, проходят миллионы световых лет в космосе к детекторам на Земле, таким как Европейская лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория и Virgo Collaboration. Анализируя эти волны, учёным удалось сделать выводы о свойствах нейтронных звёзд и узнать об их внутреннем составе и физике, действующей в их экстремальных условиях.
Юнес, как гравитационный физик, был заинтересован в определении того, как гравитационные волны «кодируют информацию о приливных силах, которые искажают форму нейтронных звезд и влияют на их орбитальное движение». Эта информация также могла бы рассказать физикам больше о динамических свойствах звёзд, таких как внутреннее трение или вязкость.
Используя компьютерное моделирование, аналитические модели и сложные алгоритмы анализа данных, команда Юнеса смогла проверить, что неравновесные приливные силы в двойных нейтронных звёздных системах обнаруживаются с помощью гравитационных волн. Событие GW170817 было недостаточно «громким», чтобы дать прямое измерение вязкости, но команда Юнеса смогла наложить первые наблюдательные ограничения на то, насколько большой может быть вязкость внутри нейтронных звёзд.
Работа опубликована в журнале Nature Astronomy. Юнес отметил, что это важный шаг вперёд, особенно для ICASU и U. of I., поскольку Иллинойс был пионером многих ведущих теорий ядерной физики, особенно связанных с нейтронными звёздами.
«Это наследие может продолжиться с доступом к данным с передовых детекторов LIGO и Virgo, сотрудничеством, которое стало возможным благодаря ICASU, и десятилетиям опыта в области ядерной физики, уже имеющегося здесь», — сказал Юнес.