Цивилизация
Астрономы добавили неожиданные штрихи к портрету нейтронных звезд – одних из самых необычных объектов во вселенной. Нейтронные звезды — чрезвычайно плотные объекты, которые остаются на месте взрывов сверхновых. В большинстве случаев они образуются в результате коллапса ядер массивных звезд тяжелее 10 масс Солнца.
Нейтронные звезды эти состоят из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (около 1 км) корой вещества в виде тяжелых атомных ядер и электронов.
При массе в несколько масс Солнца они имеют диаметр всего лишь порядка 20 километров, и из-за огромной гравитации (в миллиарды раз выше, чем у поверхности Земли) их поверхность принято считать довольно ровной, а форму – почти идеально сферической.
Несмотря на это, ясно, что неровности на твердой поверхности нейтронных звезд есть, однако величину этих «гор» ученые до последнего времени оценить не могли.
За эту проблему решились взяться ученые под руководством Фабиана Гиттинса из Университета Саутгемптона. Они создали компьютерную модель, показывающую устройство и свойства нейтронных звезд, и просчитали в ней действие всевозможных сил, способных приводить к образованию гор на поверхности.
Ученые также оценили роль сверхплотного вещества, лежащего под поверхностью, и рассчитали, что крупнейшие на поверхности нейтронных звезд горы имеют высоту всего лишь в доли миллиметра, то есть в сотни раз ниже, чем считалось ранее.
«В течение двух последних десятилетий проявлялся большой интерес к пониманию того, насколько большими могут быть эти горы, чтобы кора нейтронной звезды не трескалась под ними», — пояснил Гиттинс.
Оценить высоту гор на нейтронных звездах ученые пытаются не впервые. Прежние результаты показывали, что величина отклонений от сферы на нейтронных звездах может достигать нескольких сантиметров. В тех моделях ученые предполагали — кора нейтронных звезд напряжена настолько, что может проломиться в любой точке. Новая же модель показала, что в реальности это скорее всего не так.
«Эти результаты показали, что нейтронные звезды являются на удивление сферическими объектами. Кроме того, они показали, что наблюдение гравитационных волн от вращающихся нейтронных звезд может оказаться куда более сложной задачей, чем предполагалось ранее», — пояснил автор.
Несмотря на то, что большинство нейтронных звезд являются одиночными объектами, ученые надеются, что вращающиеся звезды с небольшими деформациями должны генерировать вокруг себя гравитационные волны, которые на Земле научились принимать лишь несколько лет назад.
Пока гравитационных волн от вращающихся нейтронных звезд поймано не было, однако ученые надеются, что повышение чувствительности гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo поможет в скором будущем привести к таким открытиям.
«Вопрос о том, какой величины горы может выдержать кора нейтронных звезд, представляет интересную проблему. Такие оценки дают верхний предел на интенсивность гравитационно-волновых волн от вращающихся нейтронных звезд», — пояснили ученые.
Ранее ученые фиксировали такие сигналы от двух сливающихся нейтронных звезд — впервые это произошло в октябре 2017 года. Гравитационные волны – возмущения пространства-времени, излучаемые движущимися массами и распространяющиеся со скоростью света. Они были предсказаны в рамках общей теории относительности еще в 1916 году, но долгое время оставались необнаруженными из-за низкой чувствительности детекторов. Тем не менее, математические расчеты показывали, что слияние компактных астрофизических объектов, таких как нейтронные звезды или черные дыры, может породить гравитационно-волновой сигнал такой интенсивности, что его будет возможно поймать с помощью существующих детекторов.