Когда нейтронные звезды сбиваются с такта

В 2016 году пульсар Вела неожиданно повернулся и открылся буквально на несколько секунд. И такое редкое событие должно теперь помочь заглянуть внутрь этих причудливых звездных трупов.

Нейтронная звезда в представлении художника. © Pitris / Getty Images / iStock

Нейтронные звезды считаются одними из самых экстремальных объектов в космосе: сгоревшие звезды имеют размеры всего около 20 километров, но они объединяют в себе массу, превышающую солнечную в 700 000 раз и больше. Соответственно плотно гравитация сжимает в них материю. Теоретические расчеты показывают, что одна лишь ложка вещества нейтронной звезды окажется столь же тяжелой, как гора Эверест.

Гигантское давление заталкивает электроны в атомные ядра - и превращает внутренности звезд в дикую смесь ядерных строительных блоков. Но как они при этом ведут себя и принимают ли они новые, экзотические состояния материи, ученым до сих пор неясно. Одну из возможностей узнать больше могут обеспечить радиоволновые импульсы, которые вращающиеся нейтронные звезды испускают в космос с фиксированной частотой.

Редкий сбой

Обычно сигналы этих пульсаров более точны, чем любой земной метроном. Но в крайне редких случаях быстро вращающиеся звездные трупы на очень короткое время сбиваются с такта. При этих так называемых «глюках» вращение нейтронной звезды кратковременно набирает скорость, но затем снова успокаивается. Команда во главе с Грегори Эштоном из австралийского университета Монаш как раз и изучает такую ​​нерегулярность, зафиксированную в 2016 году - и надеется, что сможет на основании полученной информации сделать выводы о внутреннем строении и составе нейтронных звезд.

Упомянутый сбой обнаружился у пульсара Вела, который находится на расстоянии почти 1000 световых лет от Земли. Один оборот этого пульсара занимает всего около одной десятой секунды. Однако 12 декабря 2016 года период вращение на короткое время сократился на одну десятитысячную процента.

Группа под руководством Эштона собирается на основании полученных в тот день данных подтвердить, что пульсар за секунды до сбоя замедлился, а затем снова увеличил скорость вращения. Это можно объяснить на основании модели, согласно которой нейтронная звезда состоит из трех зон: твердой коры, кварк-глюонного плазменного ядра и сверхтекучей нейтронной смеси между ними.

Если это действительно так, то в этом случае случайные флуктуации в магнитных полях, генерируемых ядром, могут замедлять заряженную кору, написали исследователи в журнале Nature Astronomy. При этом поначалу нейтронный слой затронут не будет. Однако, если в скоростях вращения коры и нижележащего слоя будет присутствовать значительная разница, все чаще будут образовываться вихри, через которые нейтроны могут выстреливать вверх. Как только они наталкиваются на кору, то передают часть своего импульса вращения - и таким образом кратковременно нарушают вращение пульсара.

Но вот правильно ли здесь описан сценарий происходящего внутри нейтронных звезд, все еще остается открытым. Но зато теперь можно целенаправленно наблюдать, изменяются ли, пусть даже незначительно, сигналы пульсаров незадолго до сбоя, пишут авторы. Если это так, то это станет важнейшим исходным элементом, на котором можно будет в будущем строить новые модели.