Астрофизики: в центре нейтронных звезд может скрываться ядро из кварков
Ядра нейтронных звезд — самые плотные объекты во Вселенной (технически за исключением черных дыр): масса двух Солнц может быть сжата до диаметра в 25 километров. Атомная материя на такое неспособна, поэтому большинство физиков считает, что ядро состоит из очень тесно сжатых протонов и нейтронов. Но не исключено, что процесс сжатия и дробления пошел дальше, и в сердце нейтронных звезд, вместо нейтронов, может скрываться густой «компот» из кварков. И команда ученых из Хельсинкского университета нашла этому новые доказательства.
Нейтронная звезда появляется в результате коллапса звезды главной последовательности с массой не менее восьми солнечных: гравитация огромной силы сжимает их ядра до состояния, в котором не может существовать ни один привычный атом — отсюда и название «нейтронные». Но дело в том, что согласно расчетам, ядра многих таких звезд сжаты до плотностей, многократно превышающих плотность отдельных протонов и нейтронов.
Проблема в том, что подобное может произойти лишь после мощного и мгновенного «фазового перехода» (вроде резкого превращения воды в лед). Но подобный переход может дестабилизировать умирающую звезду настолько, что даже крошечное кварковое ядро моментально «схлопнет» ее в черную дыру.
В новом исследовании финские астрофизики впервые в истории решили дать количественную оценку вероятности наличия ядер кварковой материи внутри массивных нейтронных звезд. Они смоделировали происходящие там процессы на суперкомпьютере CSC с использованием байесовского вывода — ветви статистической дедукции, позволяющей делать вывод о вероятности различных параметров модели путем прямого сравнения с данными наблюдений.
Но хельсинкские ученые этим не ограничились: в сотрудничестве с коллегами из других стран они предложили модель эксперимента, который сможет полностью подтвердить существование кварковой материи в нейтронных звездах, или категорически исключить его. Осталось дождаться момента слияния двух нейтронных звезд, поймать его гравитационные волны и вычислить момент того самого фазового перехода.
«Интересно видеть, как каждое новое наблюдение позволяет нам с возрастающей точностью определять свойства вещества нейтронных звезд», — отметил один из ведущих авторов статьи доктор Йоонас Наттила. Есть шанс, что соответствующий эксперимент, который позволит окончательно расставить точки над «и» в вопросе нейтронных звезд, станет делом не самого отдаленного будущего.
