Компактные останки звезд оказались даже ближе к гладкой идеальной сфере, чем это предполагали ученые.
Нейтронные звезды могут оказаться одними из самых совершенных сферических объектов в космосе. Потому что даже самые высокие возвышения на их поверхности составляют лишь доли миллиметра, предполагает новая модель. Причина этого чрезмерного сглаживания — огромная сила тяжести компактных останков звезд. Их притяжение настолько сильное, что нивелирует практически любую неровность. Правда, до сих пор предполагалось, что «горы» на нейтронных звездах могут быть высотой не менее нескольких сантиметров.
Нейтронные звезды настолько плотны, что их сила тяжести делает их почти идеальными сферами и выравнивает даже самые маленькие неровности. © ESO / Л. Кальсада
Когда массивные звезды взрываются сверхновой, после взрыва остается либо черная дыра, либо нейтронная звезда. Эти компактные остатки звезд имеют размер всего около двенадцати километров, но могут конденсировать в себе вдвое большую массу, чем наше Солнце. В результате вещество в них оказывается настолько сильно сжатым, что электроны и протоны внутри нейтронных звезд сливаются, образуя нейтроны и переходя в экзотическое сверхтекучее состояние.
Насколько неровной может быть нейтронная звезда?
Нейтронные звезды — одни из самых экзотических объектов в космосе. Их гравитация настолько велика, что чуть большее увеличение массы заставило бы их коллапсировать в черную дыру. Это поднимает вопрос о том, какова поверхность этих остатков звезд. По Земле и другим планетам известно, что гравитация играет решающую роль в том, насколько высокие горы могут образовываться на небесном теле. Чем сильнее сила тяжести, тем меньше их высота над уровнем условного моря.
Распространено предположение, что нейтронные звезды имеют тонкую твердую кору из железа. Но насколько она при этом ровная? © НАСА
Но что это значит для «гор» нейтронной звезды? «В последние 20 лет прилагались все большие усилия, чтобы выяснить, насколько высоко могут подняться возвышения, прежде чем кора нейтронной звезды разорвется, и гора больше не сможет удерживаться», — объясняет Фабиан Гиттинс из Университета Саутгемптона. Предыдущие модели предполагали, что нейтронные звезды могут отклоняться от идеальной сферической формы максимум на несколько миллионных долей — поэтому их горы могут достигать максимальной высоты в несколько сантиметров.
Десятые доли миллиметра вместо нескольких сантиметров
Но новая модель Гиттинса и его коллег противоречит этому предположению. В ней они реконструировали физические условия нейтронной звезды и их влияние на возвышения коры звезды. Согласно распространенному предположению, кора останков звезды состоит из кристаллического железа, которое с увеличением глубины превращается в изотопы, обогащенные нейтронами. Ниже начинается область, в которой существуют только нейтроны.
Моделирование показало, что вопреки тому, что предполагалось ранее, даже горы сантиметрового размера не могут выдержать условия нейтронной звезды. Вместо этого, как сообщает Гиттинс, огромная гравитация нейтронных звезд допускает возвышения лишь около десятой доли миллиметра в высоту. Следовательно, самые высокие горы на нейтронной звезде имеют высоту всего в сотую часть от высоты, которую считали возможной ранее.
Почти идеальные сферы
Все это означает, что нейтронные звезды представляют собой даже более совершенные сферы, чем предполагалось ранее. «Эти результаты означают, что нейтронные звезды представляют собой удивительно сферические объекты», — говорит Гиттинс. Это также может иметь влияние и на астрономические наблюдения. «Наряду с прочим, может быть даже труднее наблюдать гравитационные волны от вращающихся нейтронных звезд, чем считалось ранее», — объясняет исследователь. Потому что, если нейтронные звезды имеют неровности на своей поверхности, они могут производить более заметные колебания в пространстве-времени при их вращении.
Пока что чувствительности обсерваторий гравитационных волн, таких как LIGO и Virgo, недостаточно для обнаружения таких слабых пространственно-временных колебаний. Но астрофизики надеются, что будущие детекторы смогут проникать и в эти диапазоны сигналов.
Источник: kosmos-x.net.ru
