Звездный караоке-баттл: что может рассказать нам песня нейтронных звезд

Как понять, что происходит внутри нейтронных звезд, если лабораторные эксперименты не могут воссоздать их экстремальные условия? Ученые предлагают новый метод: фиксацию особого "чистого" сигнала гравитационных волн, который возникает при столкновении этих космических гигантов.

Нейтронные звезды — самые плотные объекты Вселенной

Нейтронные звезды — это остатки массивных светил, переживших коллапс. Несмотря на скромные размеры — их радиус составляет всего 10-13 км — их масса может быть в 2,16 раза больше солнечной. Внутри этих объектов царят чудовищные давления и плотности, которые невозможно воспроизвести в лаборатории. Поэтому один из главных вопросов астрофизики — какие процессы происходят в их ядрах?

Гравитационные волны как ключ к разгадке

Одним из самых значимых событий во Вселенной считается слияние нейтронных звезд. Две звезды двигаются по спирали, постепенно сближаясь, пока не сталкиваются, образуя либо более массивную нейтронную звезду, либо черную дыру. В этот момент возникают мощные гравитационные волны — искажения пространства-времени, распространяющиеся со скоростью света.

Самые важные колебания приходятся на миллисекунды после столкновения, когда рождается гипермассивная звезда, вращающаяся с огромной скоростью. В этот момент она испускает гравитационные волны с узким спектром частот — именно этот "чистый" сигнал интересует ученых.

Как ученые ищут "чистый" сигнал

Впервые гравитационные волны от слияния нейтронных звезд зафиксировали в 2017 году. Волна GW170817, обнаруженная детекторами LIGO (США) и Virgo (Италия), была вызвана столкновением двух звезд с массами 1,1 и 1,6 солнечной.

Теперь ученые из Франкфуртского университета имени Иоганна Вольфганга Гёте выяснили, что частота "чистого" сигнала ведет себя как камертон: лишние колебания постепенно исчезают, и остается одна "нота" — состояние, которое они назвали "продолжительным затуханием".

Что это значит для науки

Результаты исследования, опубликованные в Nature Communications, показывают, что "продолжительное затухание" связано с предельными значениями плотности и давления в ядре нейтронных звезд. С его помощью можно заглянуть в самую суть этих объектов, определяя, какие физические процессы там происходят.

Астрофизики пришли к этому выводу, используя компьютерное моделирование. Оказалось, что частота "затухающего" сигнала несет информацию о самых экстремальных условиях вещества во Вселенной.

Детекторы будущего помогут услышать ответ

Хотя современные обсерватории — LIGO, Virgo, KAGRA — пока не могут четко уловить этот "чистый" сигнал, ученые надеются, что технологии следующего поколения справятся с задачей. Если их гипотеза подтвердится, это откроет новую главу в изучении нейтронных звезд и фундаментальных законов физики.

Уточнения

Звезда́ — массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа и плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.

Звезда́ — массивное самосветящееся небесное тело, состоящее из газа и плазмы, в котором происходят, происходили или будут происходить термоядерные реакции.