Во Вселенной существует материал, перед которым любые земные рекорды прочности выглядят детской игрой. Его можно найти в коре одного из самых экстремальных объектов в космосе — нейтронной звезды. И называется это вещество неожиданно: ядерная паста.
Согласитесь, звучит как что-то из продуктового магазина. Но вкус здесь явно другой. Впрочем, чуть позже вы поймёте, что это совсем не та паста. А свойства этого материала настолько чудовищны, что сравнить их попросту не с чем.
Нейтронная звезда: ад, сжатый до 10 километров
У обычных звёзд вроде Солнца нет твёрдой поверхности — это горячие плазменные шары, которые становятся плотнее по мере погружения вглубь. Нейтронная звезда — совсем другое дело.
Это труп массивной звезды, оставшийся после взрыва сверхновой. Масса в 1,5–2 раза больше солнечной спрессована в шар радиусом всего 10–12 километров. Для сравнения: если бы Солнце сжалось до таких размеров, его плотность выросла бы в 200 триллионов раз. Гравитация на поверхности нейтронной звезды в 200 миллиардов раз сильнее земной. При таком давлении атомы буквально давят друг на друга до состояния, которое физики не наблюдают больше нигде во Вселенной. Именно здесь и рождается ядерная паста — вещество, которое в 10 миллиардов раз прочнее стали.
Почему паста — и причём тут макароны?
Долгое время считалось, что нейтронные звёзды состоят почти исключительно из нейтронов. Логично: гравитация настолько огромна, что электроны вдавливаются в протоны, превращая их в нейтроны — отсюда и название. Но в коре звезды, где давление чуть слабее, часть протонов выживает. А протоны — это положительные заряды, которые отталкиваются друг от друга.
Это противостояние между ядерным притяжением и электромагнитным отталкиванием и порождает нечто неожиданное: экзотические геометрические структуры. Их названия — не научпоп-выдумка, а вполне устоявшаяся научная терминология. И они все, без исключения, макаронные.
- Ньокки — сферические сгустки нейтронов, окружённые протонами
- Спагетти — вытянутые нейтронные нити
- Лазанья — плоские слои из ядерной материи
- Букатини — трубчатые структуры с каналами внутри
- Швейцарский сыр — нейтронная материя, пронизанная сферическими пустотами
Эти структуры располагаются слоями на глубине от 300 метров до 1 километра под поверхностью нейтронной звезды — в так называемой внутренней коре.
Самое прочное вещество во Вселенной
Оценка в 10 миллиардов раз прочнее стали получена из физических моделей, описывающих взаимодействия внутри ядерной пасты. Прямые измерения невозможны: добраться до нейтронной звезды мы не можем, а воспроизвести такое давление в лаборатории — тоже. Но модели подтверждаются косвенно: через анализ гравитационных волн от столкновений нейтронных звёзд, которые впервые зафиксировал LIGO в 2017 году.
Именно эти странные макаронные структуры и делают кору нейтронной звезды самым прочным материалом, о котором нам известно. Вселенная буквально слепила самое твёрдое вещество — из пасты.
⚡ Ещё больше интересного в моём Telegram