Немецкие астрофизики выяснили, что структура нейтронных звезд похожа на конфеты. Звезды полегче напоминают конфеты с пралине — твердый орех, окруженный мягким шоколадом. Звезды потяжелее прямо противоположны — они похожи на твердые шоколадные конфеты с жидкой начинкой. А радиус этих «конфет» всегда равен 12 км. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Любые звезды рано или поздно умирают. Судьба большинства звезд главной последовательности (в том числе и Солнца) — превратиться сперва в красного гиганта, а потом в белого карлика. Но есть и иной вариант. Звезды, масса которых более чем в 8 раз превышает массу Солнца, могут превратиться в нейтронные звезды. Это невероятно маленькие и плотные объекты. Диаметр нейтронной звезды может быть равен диаметру большого города. Но даже крупнейшие города выглядят сравнительно небольшими относительно размеров Земли. А диаметр Земли примерно в 109 раз меньше диаметра Солнца. Следовательно, нейтронные звезды в сотни раз меньше нашего светила. Однако при этом масса нейтронной звезды может даже превышать массу Солнца.
Впервые эти невероятно плотные объекты были обнаружены в прошлом веке. И все это время ученые пытались понять, как нейтронные звезды устроены. Однако сделать это сложно, поскольку такой плотности невозможно добиться в лаборатории. Поэтому ученые используют теоретические модели, в которых описывают свойства нейтронных звезд (плотность и температуру, например) с помощью так называемых уравнений состояния.
Команда астрофизиков смогла разработать более миллиона различных уравнений состояния, которые помогут понять природу нейтронных звезд. Уравнения соответствуют ограничениям, которые накладывают как данные теоретической ядерной физики, так и астрономические наблюдения.
С помощью этих уравнений ученые обнаружили, что «легкие» нейтронные звезды (с массой менее примерно 1,7 массы Солнца) имеют мягкую мантию и жесткое ядро. А «тяжелые» нейтронные звезды (с массами более 1,7 массы Солнца) вместо этого имеют жесткую мантию и мягкое ядро. «Этот результат очень интересен, потому что он дает нам прямую меру того, насколько сжимаемым может быть центр нейтронных звезд. "Легкие" нейтронные звезды, по-видимому, похожи на шоколадные пралине: фундук в центре, окруженный мягким шоколадом. А "тяжелые" звезды можно рассматривать скорее как те конфеты, где твердый слой содержит мягкую начинку», — рассказал Лучано Реццолла из Франкфуртского университета имени Гете, руководитель исследования.
Уравнения также помогли ученым сделать и другие открытия. Например, скорее всего, радиус нейтронных звезд не зависит от их массы и всегда равен примерно 12 км. Это меньше, чем расстояние от Кремля до МКАДа в Москве. «Наше обширное численное исследование позволяет не только делать предсказания радиусов и максимальных масс нейтронных звезд, но и устанавливать новые ограничения на их деформируемость в двойных системах, то есть на то, насколько сильно они искажают каждые другие через их гравитационные поля. Эти идеи станут особенно важными для точного определения неизвестного уравнения состояния с будущими астрономическими наблюдениями и обнаружением гравитационных волн от сливающихся звезд», — рассказал Кристиан Экер из Франкфуртского университета имени Гете, один из авторов исследования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
