С изключение на черните дупки, неутронните звезди са най-плътните обекти във Вселената. Както следва
Какво представляват неутронните звезди?
След като масивните звезди изгорят горивото сии експлодират като свръхнови, могат да се образуват изключително компактни обекти - неутронни звезди. Те са необичайно плътни. Така една чаена лъжичка материя на неутронна звезда ще тежи около 112 милиона тона на Земята. Те обаче са много малки - средната неутронна звезда може да се побере в границите на Лондон. Но Слънцето, най-близката до нас звезда, може да побере повече от един милион Земи.
Неутронните звезди са малки по размер, но много плътни. Типична неутронна звезда в сравнение с Лондон.
Авторство на изображението и авторски права: Kolbjorn Skarpnes, NTNU
За да постигнете такава плътност, ще трябва да компресирате масивно тяло като Слънцето до размера на град като Франкфурт.
Днес учените знаят за съществуването2000 до 3000 неутронни звезди в Млечния път. Но се смята, че има много повече от тях. Те са трудни за откриване по много причини, от малкия им размер (поне по астрономически стандарти) до ниската им осветеност във видимата светлина.
Защо са толкова интересни?
Всички обекти във Вселената са съставени от звезди.вещества. Не всички осветителни тела обаче синтезират едни и същи химични елементи. Обикновените звезди са фабрики за производство на хелий, въглерод и други познати леки елементи.
Илюстрация: ESO
Създаването на по-тежки, като сребро, злато и платина, изисква сблъсък на неутронни звезди.
Какви въпроси имат учените относно неутронните звезди?
Измерване на гравитационни вълни, малкиосцилациите в пространство-времето в резултат на сблъсъка на две неутронни звезди бяха успешни едва през 2017 г. Съставът на получения горещ и плътен термоядрен продукт обаче не е точно известен. Все още има отворени въпроси, например дали кварките, които иначе са уловени от неутрони, могат да се появят в свободна форма след сблъсък. За да разберат, авторите на новото изследване разработиха нов модел.
Какво направиха изследователите?
Като част от новото проучване учените разширихамодели на ядрена физика, които не са приложими при високи плътности. За да направят това, те са използвали метод, който се използва в теорията на струните, за да опише прехода към плътна и гореща кваркова материя.
Кварк е елементарна частица и фундаменталнакомпонент на материята. Кварките се комбинират, за да образуват съставни частици, наречени адрони, най-стабилните от които са протоните и неутроните, компоненти на атомните ядра.
Илюстрация на новия метод:изследователите използват петизмерни черни дупки (вдясно), за да изчислят фазовата диаграма на силно свързана материя (в центъра). Това дава възможност да се симулират сливания на неутронни звезди и произтичащите от тях гравитационни вълни (вляво).
Кредит: Гьоте университет Франкфурт на Майн
Авторите на изследването са използвали математическивръзка, установена в теорията на струните, а именно съответствието между петизмерни черни дупки и силно взаимодействаща материя, за да се опише фазовият преход между плътна ядрена и кваркова материя.
С други думи, физиците са използвали петизмерночерни дупки за изчисляване на фазовата диаграма на силно свързана материя. Това помогна на учените да симулират сливането на неутронни звезди и произтичащите от това гравитационни вълни.
Кваркова материя, състояща се от u-и d-кварки, се отличава с много висока енергия на Ферми в сравнение с обикновената атомна материя. Освен това е стабилен само при екстремни температури и/или налягания. Това предполага, че само неутронни звезди с ядро от кваркова материя могат да бъдат стабилни кваркови звезди.
Какво разбраха?
Учените вече са използвали новия моделв компютърно моделиране. Така те успяха да изчислят сигнала на гравитационните вълни от тези сблъсъци и да покажат, че в резултат на „космическата среща“ на неутронни звезди може да се появи както гореща, така и студена кваркова материя.
Спомнете си, че гравитационните вълни са променигравитационно поле, разпространяващо се като вълни. Те се излъчват от движещи се маси, но след излъчване се отделят от тях и съществуват независимо от тези маси. Математически свързано със смущението на пространствено-времевите метрики и може да се опише като „пространствено-времеви вълни“.
Какво следва?
В бъдеще учените се надяват да могат да сравняват моделите с бъдещи гравитационни вълни, измерени от космоса, за да разберат по-добре кварковата материя при сблъсъци на неутронни звезди.
Прочетете още:
Археолозите официално потвърдиха легендите от Библията
Откриха гроба на "жрицата" на Афродита: учените показаха какво са открили там
Учените са видели какво има на територията на столицата на маите. Находката ги изненада.
Корица: University of Warwick/Mark Garlick, CC BY 4.0, чрез Wikimedia Commons