Ученые выяснили, насколько нейтронной звезде нужно сжаться, чтобы стать черной дырой
Ученые нашли простое правило, которое отделяет нейтронную звезду от черной дыры: стоит ей достаточно сжаться, и обратного пути уже нет.
Нейтронные звезды — это сверхплотные остатки массивных светил, переживших взрыв сверхновой. При массе до трех солнечных они сжаты в шар радиусом около 10–15 километров — ложка такого плотного вещества весила бы миллиарды тонн. Главная трудность в изучении таких объектов — определить их размеры.
Массу можно вычислить по орбитам соседних звезд, а вот радиус — нет: условия внутри нейтронных звезд слишком экстремальны, чтобы их можно было воспроизвести в лаборатории. Ученые описывают поведение вещества там с помощью уравнений состояния — моделей, связывающих плотность и давление при сверхвысоких энергиях.
Физики Лучано Реццолла и Кристиан Эккер просчитали десятки тысяч таких моделей и обнаружили простое ограничение: отношение массы звезды к ее радиусу не может превышать одну треть. Иначе она не выдержит собственного притяжения и превратится в черную дыру.
Из этого следует и нижняя граница радиуса — он всегда должен быть как минимум втрое больше гравитационного радиуса звезды. Этот результат справедлив для всех возможных моделей вещества, независимо от деталей внутренней структуры.
Если в будущем удастся точно измерить радиус хотя бы одной нейтронной звезды — например, с помощью прибора NICER на МКС или через наблюдения гравитационных волн, — это позволит проверить основы квантовой хромодинамики, описывающей поведение кварков и глюонов внутри ядер. Пока таких событий немного: одно из самых известных — слияние двух нейтронных звезд GW170817, зафиксированное в 2017 году.
Как устроены нейтронные звезды и почему некоторые из них превращаются в пульсары — разбирались здесь.
Визуализация C. Carreau/ESA
