Астрономия

В нейтронных звездах нашли новый тип материи

NASA

Финские астрофизики обнаружили доказательства присутствия кварковой материи в недрах нейтронных звезд. Чтобы сделать это, ученые объединили теоретические предсказания физики частиц с экспериментальными измерениями гравитационных волн от столкновения нейтронных звезд. Работа исследователей опубликована в журнале Nature Physics.

Обычная материя, которая нас окружает, состоит из атомов с ядром из протонов и нейтронов и электронной оболочки. Однако внутри нейтронных звезд обычная барионная материя коллапсирует в чрезвычайно плотную ядерную. В таком объекте протоны и нейтроны расположены так плотно, что его можно считать одним большим ядром. До сих пор оставалось неясным, может ли такая ядерная материя внутри нейтронных звезд переходить в еще более экзотическое — кварковое — состояние и если да, то при каких условиях это происходит.

Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей из Финляндии предложила объединить экспериментальные наблюдения и теоретические расчеты. Ранее ученые пытались сделать это с использованием одного компьютерного моделирования, однако даже самый мощный суперкомпьютер не способен на создание такой модели.

В своей работе астрофизики объединили данные гравитационно-волновых наблюдений с результатами теоретического моделирования, основанного на физике частиц и ядерной физике. Это позволило получить точное уравнение состояния вещества нейтронной звезды, которое задает соотношение между его давлением и плотностью энергии.

Согласно исследованию, вещество, находящееся внутри ядер наиболее массивных стабильных нейтронных звезд, имеет гораздо более близкое сходство с кварковой материей, чем с обычной ядерной. Расчеты показывают, что в этих звездах диаметр ядра кваркового вещества может превышать половину диаметра всей нейтронной звезды. Однако, по словам ученых, все еще существует много неопределенностей, связанных с точной структурой нейтронных звезд.

«Есть еще небольшой, но ненулевой шанс, что все нейтронные звезды состоят только из ядерной материи. Однако нам удалось дать количественную оценку тому, что необходимо для осуществления этого сценария. Мы показали, что поведение плотной ядерной материи должно было быть действительно своеобразным. Например, скорость звука должна была бы достигать почти световой», — объясняет один из авторов работы, сотрудник физического факультета Хельсинкского университета Алекси Вуоринен.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.