Американские физики из Университета Иллинойса и Принстона нашли способ узнать, что скрывается в недрах нейтронных звезд. Исследователи считают, что там может находиться материя, похожая на ту, что возникла сразу после Большого взрыва.
Что такое нейтронные звезды
Нейтронные звезды рождаются после взрыва сверхновых. При диаметре размером с город они весят как несколько Солнц. Внутри таких звезд невероятное давление — атомы раздавлены, а протоны и электроны слились в нейтроны. Но в самом центре может твориться настоящее безумие.
Руководитель исследования Николас Юнес пояснил, что гравитация там настолько сильная, что способна раздавить даже нейтроны. Они распадаются на кварки и глюоны — базовые частицы, из которых состоит все вещество. Ученые называют это состояние кварк-глюонной плазмой, сообщает Space.com.
Причем тут Большой взрыв
Такая плазма существовала лишь первые мгновения после Большого взрыва. Сейчас ее получают только в ускорителях частиц. И возможно, внутри нейтронных звезд.
Команда Юнеса и Абхишека Хегаде из Принстона придумала, как подтвердить эту теорию. Они предлагают изучать гравитационные волны от пар нейтронных звезд, которые вращаются друг вокруг друга перед столкновением.
Как работают приливы в космосе
Когда звезды сближаются, их чудовищная гравитация деформирует соседку. Как объяснил Хегаде, степень деформации напрямую зависит от того, что у них внутри. Приливные силы заставляют звезды вибрировать, словно колокола. Частота этих колебаний отпечатывается на гравитационных волнах.
Проблема в том, что звезды движутся с бешеной скоростью — до 40 процентов от скорости света. Тут работает уже не физика Ньютона, а теория относительности Эйнштейна. Ученые долго не могли понять, как выделить все частоты колебаний из-за потери энергии на гравитационное излучение.
Как физики обманули теорию относительности
Ученые решили задачу хитрым способом. Они рассматривали каждую звезду отдельно, а соседку считали просто источником приливов. Потом разбили звезду на зоны с разной гравитацией — от слабой до экстремальной. Нашли решения для каждой и объединили их.
Юнес подчеркнул, что без полного набора частот можно упустить важные детали при моделировании. Их метод впервые позволил описать все колебательные режимы нейтронной звезды в рамках общей теории относительности.
Пока это чистая теория. Нынешние детекторы гравитационных волн не настолько чувствительны. Но ученые надеются, что следующее поколение приборов сможет подтвердить их догадки. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
