Сверхпроводимость и максимальная масса: установлены новые параметры нейтронных звезд
Физики-теоретики оказали заметную помощь своим коллегам-астрономам, проведя новое моделирование процессов, протекающих в недрах нейтронных звезд. Благодаря этому последние получат возможность значительно точнее рассчитывать предел возможной массы для этих погибших светил, а также ряд других важнейших параметров, в том числе внутреннюю сверхпроводимость.
Изучение нейтронных звезд является крайне непростой задачей, особенно учитывая, что ближайшая из них удалена от нас на 400 световых лет. Их крайне скромные размеры и колоссальная плотность мешают как прямым наблюдениям, так и экспериментам — современный уровень технологий не позволяет сжать материю в несколько раз теснее атомного ядра. К счастью, остается метод компьютерного моделирования, который приносит все новые и новые успехи — несмотря на то, что даже квантовая механика здесь иногда сбоит.
Новая работа, проведенная американскими физиками, позволила добиться сразу ряда важных уточнений касательно внутренней структуры этих космических тел. В этом исследователям помогли уравнения квантовой хромодинамики (КХД). А точнее, их подраздел: так называемое «решеточное КХД», которое помогает обойти ограничения, налагаемые теорией возмущений — которая перестает работать в условиях невероятной плотности, свойственной для материи внутри нейтронной звезды.
Исследователи прибегли к лазейке, именуемой изоспином: параметра, по которому протоны считаются положительными, а нейтроны — отрицательными. Там, где количество этих элементарных частиц примерно равно, плотность изоспина приближается к нулю. Но если представить, что в сторону протонов наблюдается перекос, это должно увеличивать давление ядерного вещества выше пороговых значений. Тем самым открывается простор для компьютерного моделирования.
Выводы, которые получили физики благодаря расчетам с ненулевым изоспином, оказались весьма интересными. Прежде всего оказалось, что такая материя обладает четкими сверхпроводящими свойствами. А скорость звука внутри нее распространяется выше конформной границы (пусть и ниже ранее рассчитанного предела).
Это налагает четкие ограничения на максимальную массу нейтронной звезды, которая в этой модели не может превышать двух солнечных (а значит, все, что заметно больше, должно быть черной дырой). Кроме того, сами свойства материи внутри погибших светил оказались гораздо точнее описаны. В совокупности с такими работами, как недавнее исследование астрофизиков из ИКИ РАН, данное моделирование приближает человечество к раскрытию большинства до сих пор актуальных тайн нейтронных звезд.
Самое популярное
