Ученые напоминают, что одна чайная ложка вещества нейтронной звезды может весить миллиарды тонн.
Крошечная и очень тяжелая звезда
Напомним, нейтронные звезды — это конечный этап эволюции звезд, их масса составляет несколько масс Солнца, а типичный радиус — всего от 10,4 км до 11,9 км. Нейтронная звезда — это, условно, атомное ядро, увеличенное до размеров небольшого города. В момент рождения нейтронной звезды в результате вспышки сверхновой её температура очень высока, на четыре порядка выше температуры в центре Солнца, но она очень быстро падает за счет нейтринного охлаждения.
Как измерить диаметр нейтронной звезды
В университете Франкфурта напоминают, что измерить массу нейтронной звезды довольно легко, а вот радиус — трудно. Причина — в чудовищном давлении. Как уже было указано выше, ложка материала из нейтронной звезды может весить миллиарды тонн. Под таким высоким давлением атомы сжимаются, а положительно заряженные протоны сливаются с отрицательно заряженными электронами. В сердце нейтронной звезды могут существовать «странные» частицы материи, называемые гиперонами. Однако проверить это невозможно, поскольку ученые не могут воспроизвести условия внутри нейтронной звезды в лаборатории на Земле. Обычные уравнения не работают, поэтому существует много моделей и теорий, которые, увы, пока невозможно проверить.
Ориентация — на максимальную массу
Единственный четкий ориентир для ученых — максимальная масса нейтронной звезды, после которой она становится черной дырой. Максимальная масса нейтронной звезды, согласно последним данным, составляет около 2,35 массы Солнца.
Не бесконечная плотность
Ученые из Франкфуртского университета недавно выяснили, что существует верхняя граница компактности — отношение массы к радиусу у нейтронной звезды никогда не превышает одной трети, если использовать особые геометризованные единицы (geometrized units), где масса выражается в длине. Из этого автоматически следует нижний предел радиуса: измерив массу звезды, можно утверждать, что ее размер должен быть не меньше тройного значения массы, выраженной в тех же единицах. Другими словами, ни одна нейтронная звезда не может быть плотнее определённого предела. Плотность не бесконечна даже у нейтринных звезд.
Надежда на слияния нейтронных звезд
Ученые рассчитывают на данные инструмента NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer), установленного на Международной космической станции. Также много информации может принести слияния двух нейтронных звезд. Например, таким событием был GW170817: гравитационно-волновой всплеск, произошедший в результате слияния двух нейтронных звезд 17 августа 2017 года. Был зарегистрирован лазерно-интерферометрическими гравитационно-волновыми детекторами детекторной сети LIGO-Virgo.
Изображение: NASA