Астрофизики впервые изучили внутреннее строение нейтронных звезд. Оказалось, в зависимости от массы у них может быть либо жесткая мантия и мягкое ядро, либо наоборот — мягкая оболочка, окружающая твердую сердцевину.
Исследователи из Франкфуртского университета им. Гете провели масштабное моделирование уравнений состояния нейтронных звезд. Анализ скорости звука внутри этих компактных объектов впервые раскрыл их внутреннее строение.
В своем исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters, ученые разработали более миллиона различных уравнений состояния для нейтронных звезд. Все они с одной стороны соответствуют законам теоретической ядерной физики, а с другой — астрономическим наблюдениям.
При оценке уравнений состояния, особенно скорости распространения звука внутри таких объектов, ученые сделали неожиданное открытие. «Легкие» нейтронные звезды, масса которых не превышает 1,7 солнечной, имеют мягкую мантию и жесткое ядро, в то время как внутренняя структура более тяжелых звезд имеет обратное строение. Кроме того, вне зависимости от массы диаметр таких космических объектов не превышает 12 км.
Исследователи отмечают, что нейтронные звезды напоминают шоколадное пралине: легкие звезды похожи на фундук, окруженный мягким шоколадом, тогда как тяжелые звезды можно рассматривать, скорее, как те конфеты, где твердый слой содержит мягкую начинку. Результаты исследования позволят предсказывать радиусы и максимальных масс нейтронных звезд, а также определят, как они будут деформироваться в двойных системах.
Несмотря на значительное количество наблюдений о нейтронных звездах, пока известно крайне мало, отмечают авторы исследования. Такие космические объекты образуются после смерти звезды: масса нашего Солнца или даже больше сжимается в сферу диаметром с большой город. Такие сверхкомпактные условия сложно воссоздать в земной лаборатории, а потому моделирование экстремальных условий внутри нейтронных звезд остается большой проблемой.
Поэтому существует множество моделей, в которых различные свойства — от плотности до температуры — описываются с помощью уравнений состояния. Они моделируют структуру нейтронных звезд от поверхности до внутреннего ядра.
По информации https://hightech.fm/2022/11/15/cosmic-chocolate-pralines
Обозрение "Terra & Comp".
