23.01.2021
Гравитационные волны

Гравитационные волны изучать нейтронные звезды

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

В нейтронных звездах – остатках погасших звезд скрывается нечто действительно загадочное. Но что? Эти типы звезд являются самыми плотными и одновременно самыми таинственными после черных дыр объектами во Вселенной, пишет Scientific American.

Вокруг черных дыр есть еще больше загадок, но они настолько выходят за рамки обычной физики, что, возможно, вообще не являются материей. Гравитация сжимает атомы внутри нейтронных звезд так плотно, что они распадаются на свои составные части, а электроны вжимаются в протоны и образуют нейтроны. Масса сопоставимая с массой Солнца, в этих объектах сжата до размеров небольшого города. Физики ломают голову над тем, что же происходит с материей, если ее так сильно сжать. Возможно, в их недрах возникает экзотическое состояние материи, называемое кварк-глюонной плазмой? А, может, кварки избавляются от своих привычных «верхнего» и «нижнего» ароматов и становятся так называемыми «странными» кварками, которые не попадаются в обычной материи? Может, там возникает состояние вещества, называемое сверхтекучестью, когда жидкость протекает без вязкости, а ее поток никогда не теряет скорости?

С появлением гравитационно-волновой астрономии ученые приблизились на шаг к пониманию природы этих таинственных объектов. Гравитационные волны – это рябь времени и пространства, которые образуются, когда взаимодействуют тела с экстремальной массой, такие как черные дыры или нейтронные звезды. Впервые их удалось обнаружить в 2015 году, и с тех пор ученые идентифицировали лишь несколько событий, которые стали источником этих волн. Изучая их, физики могут узнать о массе, размере и плотности объектов, которые их породили. По этим параметрам можно вывести так называемые «уравнения состояния нейтронных звезд, которые описывают отношение между их давлением и плотностью. А отсюда, в свою очередь, можно сделать вывод о том, какой тип материи существует в их недрах.

Читайте также: Слухи о новой эре гравитационно-волновой астрономии

В новом исследовании международная команда ученых объединила гравитационно-волновой и электромагнитный методы наблюдений за столкновением нейтронных звезд, чтобы установить их массу и радиус.

"Мы получили очень согласованную картину, объединив все доступные методы наблюдения, в частности гравитационные и электромагнитные волны, а также теоретические предсказания ядерной физики", – утверждает соавтор исследования Том Дитрих из Постдамского университета в Германии.

Статья с описанием исследования опубликована на этой неделе в журнале Science. Команда ученых установила, что исследуемая ими нейтронная звезда при массе, которая в 1,4 раза превышает массу Солнца, имеет радиус всего 11,75 км плюс-минус 810-860 метров, что чуть меньше половины Манхэттена.

«Размер нейтронной звезды зависит от состояния материи внутри нее, поэтому, зная размер, мы можем строить гипотезы о том, из чего она состоит», – добавляет Дитрих. Если в ее ядре нейтроны, то они будут давить на внешние слои звезды, что будет вести к большему радиусу. Но если нейтроны распадаются на еще более мелкие субатомные частицы, такие как кварки и глюоны, то звезда немного «просядет» и будет иметь меньший радиус.

Читайте также: Новые свидетельства гравитационных волн

Новые данные в целом согласуются с уже известной информацией про нейтронные звезды, согласно которой их радиус в среднем составляет от 11 до 13 километров, говорит Марк Алфорд, физик-теоретик из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. А Анна Уоттс, астрофизик из Амстердамского университета, утверждает, что измерение параметров нейтронной звезды на основе гравитационно-волновых данных действительно является «шагом вперед», но, по ее словам, этих данных пока недостаточно, чтобы достоверно установить природу материи в ее недрах. Она считает, что для этого нужны гораздо более точные инструменты, которые, возможно, появятся в последующие десятилетия.

При помощи гравитационных волн ученые сумели не только вычислить радиус нейтронные звезды, но и измерить так называемую постоянную Хаббла, которая описывает скорость расширения Вселенной. По их данным, Закон Габбла составляет 66,2(км/с) (Мпк). Это измерение не является достаточно точным, чтобы поставить точку между одним из конкурирующих подходов к вычислению этой величины, но оно добавляет новые данные в горячую дискуссию между учеными о том, с какой скоростью расширяется Вселенная.

Ученые надеются, что следующие поколения гравитационно-волновых детекторов, таких как Cosmic Explorer и Телескоп Эйнштейна, которые должны появиться в 2030-х гг., предоставят гораздо более точные данные. Именно гравитационные волны могут предоставить ученым знания об экстремальных состояниях материи, которые невозможно собрать никаким другим способом.

"С начала эры гравитационно-волновых наблюдений прошло всего четыре года, но эти годы были поистине удивительными. Это свидетельствует о невероятном потенциале этого метода для будущих исследований", - говорит Джеймс Латтимер, физик из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, который не участвовал в исследовании.

Ранее сообщалось, что ученые зафиксировали слияние огромных черных дыр.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Самые популярные метки