Астрономы установили максимально возможный радиус звездных рекордсменов плотности. После установления граничной массы нейтронных звезд ученые более точно определи и предельные радиусы этих экзотических звездных останков. Как показывают новые исследования, типичные нейтронные звезды имеют радиус от 12 до 13,5 километров. То есть такое небесное тело может спокойно вписаться в пролив Ла-Манш, разумеется, если не учитывать его двойную солнечную массу. Исследователи надеются, что новые значения помогут в определении состояния материи в нейтронных звездах, а также в решении загадки гипотетических «кварковых звезд».
До сих пор в отношении размеров типичной нейтронной звезды имелись лишь приблизительные оценки. Теперь же исследователи рассчитали их с точностью до 1,5 километра. Фото Penn State University
Нейтронные звезды относятся к наиболее плотным объектам космоса. В этих остатках сверхновых материя сжата настолько сильно, что в них даже электроны и нейтроны сплавляются в протоны. Но какие свойства имеет материя внутри нейтронной звезды, до сих пор представляется загадкой – в том числе и потому, что их размеры и масса до сих пор оценивались лишь приблизительно. Но в начале 2018 года астрофизикам удалось более точно определить максимальную верхнюю границу массы нейтронных звезд.
С уравнениями Эйнштейна и гравитационными волнами
И вот теперь Элиасу Мосту и его коллегам из университета Гете во Франкфурте удалось более точно определить и размеры этих экзотических сверхплотных объектов. В ходе своего исследования они просчитали более двух миллиардов теоретических моделей нейтронных звезд, решая уравнения Эйнштейна численно. Далее ученые сравнили полученные результаты с данными космической катастрофы - столкновением двух нейтронных звезд.
При этом событии образовались гравитационные волны, которые в 2017 году достигли Земли и были уловлены детекторами LIGO и Vigo. Характеристики этих волн предоставили определенную информацию о том, как происходило слияние. И из этой же информации, скомбинированной с данными теоретического моделирования, удалось сделать выводы о вероятной массе и размерах партнеров по столкновению.
Радиус с точностью до 1,5 километра
Результат показал, что радиус типичной нейтронной звезды колеблется от 12 до 13,5 километров, как это удалось определить астрофизикам. Такой остаток ворвавшейся сверхновой хотя и превышает по массе наше Солнце, но по размерам вполне мог бы вместиться, например, в пролив Ла-Манш. С помощью модельных расчетов ученым впервые удалось точно определить размеры таких объектов, с допуском плюс/минус полтора километра. Предыдущие оценки допускали более широкие расхождения радиусов: от восьми до шестнадцати километров.
Типичная нейтронная звезда имеет радиус от 12 до 13,5 километра – это соответствует приблизительно размерам немецкого города Франкфурт на Майне. © Lukas Weih/ Goethe-Universität; Satellitenaufnahme: GeoBasis-DE/BKG (2009) Google
Правда, имеется здесь и оговорка: новый порядок величин действителен только для «нормальных» нейтронных звезд, состоящих их плотно сжатых нейтронов. Но с некоторых пор астрофизики заговорили о том, что, вероятно, может существовать и другая, более экзотическая форма таких звездных останков. В таких объектах, получивших название кварковых звезд, давление настолько высоко, что даже нейтроны распадаются на собственные кварки.
Как обстоит дело с кварковыми звездами?
Хотя существованию таких кварковых звезд подтверждений пока что не имеется, как минимум, теоретически они вполне возможны. Но их существование существенно повлияет на результаты расчетов размеров. Так как их материя находится в ином состоянии, то возможно иное решение в отношении радиуса с помощью уравнений Эйнштейна: экзотический близнец с точно такой же массой, но значительно меньшим радиусом, чем нормальная нейтронная звезда.
0
