Новый детектор на МКС расскажет о внутренностях нейтронных звезд

1 июня корабль SpaceX Dragon доставит на Международную космическую станцию рентгеновский детектор NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer — «исследователь внутреннего состава нейтронных звезд»). Его основной задачей будет обнаруживать излучение горячих пятен на полюсах нейтронных звезд, чтобы вычислять их точный размер. Это позволит лучше разобраться с состоянием вещества внутри этих объектов. Подробности о миссии сообщаются на сайте NASA.

Нейтронные звезды — это один из возможных конечных этапов эволюции массивных звезд. Они представляют собой компактные (размером около десяти километров), чрезвычайно плотные и быстро вращающиеся тела с мощным магнитным полем. Большая часть их излучения рождается на магнитных полюсах, которые не совпадают с географическими. Если при вращении звезды излучение уходит в направлении Земли, то мы наблюдаем пульсар.

Состояние вещества в ядре нейтронных звезд остается предметом дискуссии, так как в лабораторном эксперименте нельзя смоделировать ситуацию, в которой плотность материи будет больше, чем ядерная плотность. Гипотезы на этот счет разнообразны: некоторые описывают внутренности нейтронным веществом, другие — кварковой материей, есть также привлекающие другие частицы, такие как гипероны.

Гравитация нейтронной звезды настолько велика, что она искривляет траектории света, излучаемого горячими пятнами. Поэтому, даже когда большая часть излучения уходит в другую сторону, чувствительное оборудование все равно может зафиксировать объект. Изучение степени потускнения при вращении поможет вычислить силу гравитации и, следовательно, отношение массы к радиусу. Комбинируя эти данные с независимыми определениями массы на основе энергии и времени прихода рентгеновских фотонов, астрофизики смогу вычислить размеры звездных остатков в два раза точнее, чем предыдущими методами.

NICER состоит из 56 телескопов мягкого рентгеновского диапазона, в котором многие нейтронные звезды наиболее ярки. Он регистрирует время прихода света с точностью в 100 наносекунд, что намного лучше, чем у всех предыдущих подобных приборов. К другим целям миссии относятся изучение черных дыр и проверка возможности «галактического GPS» — пульсарной навигации.