Наблюдая за излучением самого яркого радиоисточника на небе — Cas A, остатка сверхновой в созвездии Кассиопеи, – астрономы нашли подтверждение давней догадке о строении нейтронных звезд. Эти сверхплотные объекты остаются на месте взрыва сверхновых и состоят, как следует из названия, в основном из нейтронов – электрически не заряженных частиц. Их плотность в нейтронной звезде такова, что Солнце (если бы оно состояло из нейтронов) «упакуется» в шарик диаметром 10−15 километров.
Cas A — популярный среди астрономов объект, это самая молодая из наблюдаемых нейтронных звезд нашей Галактики. Остатки звезды находятся от нас на расстоянии около 11,3 тыс. световых лет. Астрономы давно установили, что для нас она вспыхнула около 1680 года, и, скорее всего, именно ее наблюдал британский королевский астроном Джон Фламстид.
Cas A стала первым объектом, снятым космическим рентгеновским телескопом Chandra. Наблюдая с 1999 года за объектом, ученые смогли рассмотреть то, что раньше заметить просто не могли: находящаяся в центре разлетающихся остатков нейтронная звезда быстро остывает. Данные Chandra показали, что с начала наблюдений температура звезды упала на 4%. Подобных молодых одиночных звезд ученым известно несколько, ни одна другая так быстро не остывает. Кроме того, существующие модели остывания нейтронных звезд предполагают куда более медленное падение температуры. Стало ясно, что ученые застали Cas A на некоем экзотическом этапе существования.
Звезда потекла
Две группы исследователей – под руководством Дмитрия Яковлева и Петра Штернина из физико-технического института имени Иоффе и Дэни Пейджа из Национального автономного университета Мексики объяснили наблюдаемый эффект. По мнению ученых, нейтроны внутри Cas A стали сверхтекучими.
В таком состоянии вещество не испытывает трения, что позволяет ему, к примеру, с легкостью протекать через узкие щели и капилляры. При высоких давлениях и температурах нейтроны образуют пары, которые, создаваясь и разрушаясь, испускают нейтрино, охлаждающие нейтронную звезду. По оценкам российских ученых, это происходит при температуре 700 млн К, по оценкам мексиканцев – при 900 млн К. Такая температура характерна для самых ранних этапов образования нейтронной звезды. Вещество, находящееся в состоянии сверхтекучести, способно очень эффективно охлаждаться, однако вероятность застать наугад выбранную нейтронную звезду в такой стадии составляет считанные проценты.
По мнению ученых, сверхтекучим становится ядро нейтронной звезды, имеющее радиус лишь в несколько километров, однако включающее большую часть ее массы.
«В обычной физике есть масса нерешенных проблем, которые можно решать только в таких экстремальных условиях. Это и есть яркий пример того, как астрономические наблюдения дают возможность проверять экзотическую физику, а сама эта физика имеет миллион практических применений», — прокомментировал для Infox.ru открытие коллег старший научный сотрудник отдела релятивистской астрофизики ГАИШ МГУ Сергей Попов.