Астрономы нашли самое жёсткое вещество во Вселенной и новый источник гравитационных волн

"Ядерные макароны" в коре нейтронной звезды жёстче всего, что когда-либо встречалось человечеству на Земле и в космосе. Такой вывод сделала международная группа исследователей, попутно открыв новый механизм излучения гравитационных волн.

Результат изложен в научной статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters группой во главе с Чарлзом Горовицем (Charles Horowitz) из Индианского университета в Блумингтоне.

"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о том, что такое нейтронные звёзды. Напомним об этом в двух словах. Нейтронная звезда образуется после взрыва сверхновой. Это необычайно плотный объект: кубический сантиметр такого вещества весит сотни миллионов тонн. В центре небесного тела под действием чудовищного давления протоны и электроны объединились в нейтроны, отсюда и название.

Нейтронная звезда покрыта твёрдой корой. В её нижнем слое из нейтронов и протонов (на небольшой глубине последние ещё встречаются) создаются структуры причудливой формы. Многие из них напоминают те или иные макаронные изделия. Как уточняет ресурс phys.org, учёные так и называют их: "ньокки", "спагетти", "лазанья". Собирательное название звучит как "ядерные макароны". В общем, специалистам в этой области, должно быть, очень неудобно работать на голодный желудок.

Невероятная плотность вещества и эти образования, играющие роль своеобразной арматуры, должны создавать материал огромной жёсткости. Но каковы точные цифры? Это и выяснила команда Горовица.

" Жёсткость коры нейтронной звезды, особенно в её нижней части, имеет отношение к большому количеству астрофизических проблем, но не слишком хорошо известна", – говорит первый автор исследования Мэттью Каплан (Matthew Caplan в пресс-релизеУниверситета Макгилл.

Как уточняется в том же релизе, учёные предприняли самое масштабное в истории компьютерное моделирование внутреннего устройства нейтронных звёзд. На обычном ноутбуке с одним хорошим графическим процессором такие вычисления заняли бы 250 лет непрерывной работы. К счастью, в распоряжении учёных был суперкомпьютер.

Результаты расчёта показали, что модуль сдвига этого материала составляет невиданные 10³⁰ эрг на кубический сантиметр. Это означает, что он в 10 миллиардов раз жёстче стали и вообще бьёт все рекорды по этому показателю.

"Наши результаты представляют ценность для астрономов, изучающих нейтронные звёзды. Их внешний слой является той частью, которую мы фактически наблюдаем, поэтому нам нужно понять [его устройство], чтобы интерпретировать астрономические наблюдения этих звёзд", – добавляет Каплан.

Более того, выяснилось, что нейтронные звёзды способны излучать достаточно мощные гравитационные волны не только при столкновении. Образование новых "ядерных макарон" тоже приводит к гравитационному всплеску. Правда, пока чувствительность действующих детекторов недостаточна для регистрации сигнала такой природы. Но инженеры работают над тем, чтобы улучшить характеристики как оборудования, так и методов обработки сигнала.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как нейтронную звезду разглядели в немыслимых подробностях, а также о кварковой материи в глубине этих космических объектов.