Астрофизики разглядели сверхтекучесть в нейтронной звезде

О переходе вещества внутри нейтронных звёзд в сверхтекучее состояние теоретики говорили давно. Но до сих пор не было фактов, которые подкрепляли бы такую точку зрения. Сюрприз преподнёс остаток сверхновой Кассиопея А.

Перед нами самая молодая нейтронная звезда в Галактике, ей всего порядка 330 лет (без учёта расстояния и, соответственно, задержки в приходе излучения от этого объекта).

По расчётам специалистов в первые дни или недели после взрыва темп охлаждения звезды был высок из-за взаимодействия протонов и нейтронов. Оно порождало нейтрино, уносившие энергию в космос.

Затем охлаждение резко замедлилось, так как оставшиеся протоны перешли в сверхтекучее состояние и перестали взаимодействовать с нейтронами. По идее, последующее остывание объекта должно идти с черепашьей скоростью, едва ли обнаружимой приборами.

Однако, не всегда. Ещё семь лет назад две группы учёных независимо вычислили — какой перепад температуры молодой звезды следует ожидать во время перехода её (на этот раз уже нейтронных) глубин в сверхтекучее состояние. В нём нейтроны объединяются в пары.

В одной группе лидировал Дмитрий Яковлев из Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе, во второй — Дэни Пейдж (Dany Page) из Национального автономного университета Мексики.

Ныне они продолжили свои исследования. И по оценке Пейджа, случиться знаменательный переход должен был, как только звезда остыла ниже отметки в 0,5 миллиарда кельвинов. По вычислениям Яковлева со товарищи граница проходит на уровне 0,7-0,9 миллиарда градусов.

Впрочем, в главном группы сошлись: как только нейтроны примутся образовывать сверхтекучую жидкость, скорость охлаждения такой звезды резко возрастёт. Происходить это будет из-за того, что многие пары нейтронов будут разбиваться и затем снова соединяться. И в ходе этого цикла должно рождаться большое количество нейтрино.

Две упомянутые группы, дополненные новыми участниками из университетов Канады и Великобритании, обратили свои взоры на снимки с рентгеновского орбитального телескопа Chandra. Кропотливый анализ собранных данных показал, что с 1999 года, когда сама звезда и была идентифицирована в рентгеновском диапазоне, температура её упала на 4%. Это очень много, но зато укладывается в построения Яковлева и Пейджа.

«Этот процесс соединения пар и их разбивания шёл последние несколько десятилетий, — объясняет Nature, — и он будет идти ещё несколько десятилетий. Затем, когда в сверхтекучее состояние перейдёт столь много нейтронов, насколько это возможно, охлаждение звезды снова замедлится.»

Получается, учёным удалось застать довольно быстротечный период в жизни нейтронной звезды. Для окончательного подтверждения теории о сверхтекучести её интерьера, впрочем, потребуются дополнительные наблюдения. Статья о новых расчётах Пейджа и его коллег должна выйти в Physical Review Letters, а группы Яковлева — в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.