Нейтронные звезды являются реликтами наиболее массивных звезд Вселенной. Они сжимают массу, сравнимую с массой нескольких солнц, в объеме, не превышающем размеры Красной площади. При таких экстремальных условиях материал настолько сжат, что атомные и ядерные связи разрушаются.
Китайские ученые приблизились к пониманию сути нейтронных звезд
В недрах нейтронных звезд, где температура превышает триллион градусов, фундаментальные частицы принимают необычные формы, напоминающие «макароны». Недавние исследования показали, что эти уникальные ядерные структуры проникают глубже в ядра нейтронных звезд, чем предполагалось раньше, что может радикально изменить наше понимание свойств этих звездных останков.
GettyImages
Внутренняя структура нейтронных звезд до сих пор остается тайной для ученых. Предполагается, что их поверхностные слои почти полностью состоят из нейтронов, но в их центре давление и плотность так велики, что даже нейтроны разрушаются, формируя плотную массу кварков.
Тайна нейтронных звезд
Взаимодействие между кварковым центром и нейтронной оболочкой определяет основные характеристики нейтронной звезды: ее вращение, колебания при разрушении оболочки и поведение при столкновении с другими нейтронными звездами.
Два ученых решили изучить данное явление и сфокусировались на переходной зоне между кварковым ядром и нейтронной оболочкой. В этой области расположены «ядерные макароны» — компактные группы нейтронов, окруженные кварками. Эти структуры могут принимать разные формы: капли, трубки, стержни и пузыри, напоминая различные виды макарон.
Исследователи выяснили, что напряжение кривизны, представляющее сопротивление изменениям формы, играет ключевую роль. Оно аналогично поверхностному натяжению, когда жидкость сопротивляется внешним воздействиям.
Они обнаружили, что напряжение кривизны может способствовать сохранению некоторых форм «макарон», позволяя им проникать глубже в кварковое ядро. Так, трубки и пузыри могут существовать при более высоких плотностях, благодаря влиянию напряжения кривизны, в то время как капли и стержни быстро исчезают.
Хотя эти открытия кажутся мелкими, они могут иметь значительные последствия. При столкновении нейтронных звезд, приводящем к килоновым взрывам, детали взрыва и, главное, способность взрыва формировать тяжелые элементы, зависят от внутренней структуры нейтронной звезды. Различия в распространении нейтронов и их формах могут изменять характер этих взрывов.