Слияние нейтронных звезд заставляет нейтрино взаимодействовать с материей
В нормальных условиях нейтрино не взаимодействуют ни с какой иной материей, проносясь сквозь неё на релятивистских скоростях — так что даже для специальных детекторов их регистрация является удачей. Но учёные нашли такие экстремальные условия, в которых даже эти частицы способны вступать во взаимодействие с привычной материей. Тем самым открывается совершенно новый взгляд на физику нейтронных звёзд.
Нейтронные звёзды являются порождением коллапсов обычных звёзд — тяжёлых, но недостаточно массивных, чтобы сжаться в чёрную дыру. Впрочем, плотность внутри нейтронных звёзд иногда такова, что от чёрных дыр их отличить весьма непросто. Во время таких коллапсов на свободу и вырываются нейтрино, способные без сопротивления пронзить всю галактику.
Моделированием этого процесса занялась группа американских и итальянских астрофизиков. И с удивлением обнаружила, что есть такой сценарий, при котором нейтрино будут не просто вступать во взаимодействие с материей звёзд, но и оказывать существенное влияние на этот процесс.
Необходимое условие: звёзд для этого должно быть две, и они должны относительно одновременно коллапсировать в непосредственной близости друг от друга. Тогда в результате чудовищного взрыва обе новорожденные нейтронные звезды будут закручиваться друг вокруг друга по спирали, двигаясь к неизбежному столкновению.
Здесь начинается интересное: ведь нейтронные звёзды в норме весьма холодные (несмотря на плотность). Но зона их столкновения раскаляется до невероятных температур — триллионов градусов по Кельвину. Именно на этом рубеже в результате распада нейтронов и должны появиться нейтрино. Но вместо того, чтобы тут же с околосветовой скоростью устремиться в глубины космоса, они, как показало моделирование, на целых 2-3 миллисекунды задерживаются, входя в слабое взаимодействие с материей.
Это стало неожиданностью для учёных, которым впервые удалось смоделировать события первых мгновений такого слияния. Оказалось, что горячие нейтрино будут всё это время находиться вне равновесия со всё ещё холодными ядрами звёзд, и лишь взаимодействуя с ними, смогут вернуться к своему обычному состоянию.
Столкновения чрезвычайно плотных объектов, таких как нейтронные звёзды, лишь недавно научились улавливать с помощью гравитационных детекторов. Новое открытие приводит учёных к гораздо более глубокому пониманию происходящих при этом процессов. Скорее всего, выводы из него будут сделаны и найдут своё применение при создании нового поколения приборов, которые заменят LIGO и Virgo. Возможно, один из них в следующем десятилетии даже будет запущен на Уран.
