Слияния нейтронных звезд зависят от «перемешивания» нейтрино: исследование

Нейтронные звезды — сверхплотные остатки коллапсировавших светил — при столкновении выделяют колоссальную энергию, сопровождающуюся вспышками гамма-излучения, гравитационными волнами и выбросом вещества. До сих пор модели учитывали массу, гравитацию и гидродинамику, но обходили стороной превращения нейтрино — фундаментальных частиц, почти не взаимодействующих с материей.

Между тем нейтрино существует трех типов: электронные (связанные с электронами), мюонные (связанные с мюонами — тяжелыми аналогами электрона) и тау (связанными с еще более массивной частицей тау-лептоном). В экстремальных условиях они могут переходить из одного типа в другой, меняя свойства вещества вокруг.

Физики из Пенсильванского университета и Университета Теннесси впервые включили эти процессы в компьютерные расчеты. Результат оказался неожиданным: смена типа нейтрино меняет число доступных нейтронов, а значит, и эффективность синтеза тяжелых элементов. По оценкам, учет этих превращений способен увеличить производство золота, платины и редкоземельных металлов в 10 раз.

Кроме того, перемешивание нейтрино влияет на выбросы вещества и их светимость, а значит, и на электромагнитные сигналы, которые астрономы фиксируют с Земли. Возможно, изменяются даже характеристики гравитационных волн. Это важно для расшифровки будущих данных детекторов LIGO, Virgo, KAGRA и проекта Cosmic Explorer, запуск которого ожидается в 2030-х.

Ученые подчеркивают: пока речь идет о теоретических моделях, но они открывают путь к более полному пониманию физики экстремальных процессов во Вселенной.

А о том, как работает крупнейший в мире детектор нейтрино JUNO и зачем он нужен, мы уже рассказывали здесь.

Изображение David Radice research group/Penn State