|
Предсказана новая фаза развития нейтронных звезд
|
|
|
|
Нейтронные звезды - это экстремальные и загадочные объекты, которые астрофизики не могут увидеть изнутри. При радиусе около 12 километров их масса может более чем в два раза превышать массу Солнца. Вещество в них упаковано в пять раз плотнее, чем в атомном ядре; что касается черных дыр, то они являются самыми плотными объектами во Вселенной.
|
|
|
|
В экстремальных условиях материя может принимать экзотические состояния. Одна из гипотез заключается в том, что строительные блоки атомных ядер — протоны и нейтроны — деформируются в пластинки и нити, похожие на лазанью или спагетти, поэтому эксперты называют их "ядерными макаронами".
|
|
|
|
Исследователи из физического факультета Университета Дармштадта и Института Нильса Бора в Копенгагене применили новый теоретический подход к исследованию состояния ядерной материи во внутренней коре нейтронных звезд. Они показали, что и нейтроны, и протоны могут "вытекать" из атомных ядер и стабилизировать "ядерную пасту". Их результаты опубликованы в Physical Review Letters.
|
|
|
|
Нейтронные звезды образуются, когда массивные звезды взрываются в виде сверхновой: в то время как внешние оболочки звезды выбрасываются в космос, ее внутренняя часть разрушается. Атомы буквально раздавливаются огромной гравитационной силой. Несмотря на их отталкивание, отрицательно заряженные электроны прижимаются так близко к положительно заряженным протонам в атомном ядре, что они превращаются в нейтроны.
|
|
|
Сильное ядерное взаимодействие предотвращает дальнейший коллапс. В результате получается объект, состоящий примерно на 95% из нейтронов и на 5% из протонов, — "нейтронная звезда".
|
|
|
|
Исследователи из Дармштадта, возглавляемые Ахимом Швенком, являются экспертами в области теоретической ядерной физики, и нейтронные звезды являются одним из их научных интересов. В своей текущей работе они сосредоточены на коре этих экстремальных объектов. Материя во внешней коре не такая плотная, как внутри, и там все еще есть атомные ядра.
|
|
|
|
С увеличением плотности в атомных ядрах образуется избыток нейтронов. Затем нейтроны могут "вытекать" из ядер - это явление известно как "нейтронная капля". Таким образом, атомные ядра "плавают" в своеобразном нейтронном соусе.
|
|
|
|
"Мы задались вопросом, могут ли протоны также вытекать из ядер", - говорит Ахим Швенк. "В литературе не было ясности по этому вопросу", - продолжает физик. Команда в составе Йонаса Келлера и Кая Хебелера из Университета Дармштадта и Кристофера Петика из Института Нильса Бора в Копенгагене рассчитала состояние ядерной материи в условиях коры нейтронной звезды.
|
|
|
|
В отличие от предыдущих исследований, они напрямую рассчитали его энергию как функцию доли протона. Кроме того, они включили в свои расчеты попарные взаимодействия между частицами, а также взаимодействия между тремя нуклонами.
|
|
|
|
Метод оказался успешным: исследователи смогли продемонстрировать, что протоны во внутренней коре также вытекают из ядер. Таким образом, "протонная капля" действительно существует. Эта фаза, состоящая из протонов, сосуществует с нейтронами.
|
|
|
|
"Мы также смогли показать, что эта фаза способствует появлению ядерной пасты", - говорит Швенк. Благодаря протонам, добавляемым в "соус", нуклоны могут лучше сохраняться в форме спагетти и лазаньи. Это позволило команде уточнить изображение ядерной материи в коре нейтронных звезд.
|
|
|
|
"Чем лучше мы сможем описать нейтронные звезды, тем лучше сможем сопоставить их с астрофизическими наблюдениями", - говорит Швенк. Нейтронные звезды трудно поддаются астрофизическому анализу. Например, мы знаем их радиус только косвенно, по гравитационному воздействию на другую нейтронную звезду. Более того, можно наблюдать и другие явления, такие как пульсирующее радиоизлучение нейтронных звезд.
|
|
|
|
Результаты работы команды улучшают теоретическое понимание нейтронных звезд и помогают по-новому взглянуть на эти тайны Вселенной с помощью астрофизических измерений.
|
|
|
|
Источник
|
