Неутронните звезди са най-плътните обекти във Вселената, по-големи от Слънцето по маса, но кондензирани в относително малка сфера.
Колко големи са неутронните звезди? Предишните оценки на радиуса варираха от осем до шестнадесет километра. Астрофизиците от университета на Гьоте във Франкфурт (Германия) са успели да определят размера на неутронните звезди с точност до 1,5 километра, използвайки сложен статистически подход, основан на измерване на гравитационните вълни. Докладът на изследователите е представен в Physical Review Letters.
Неутронните звезди са най-плътните обекти във Вселената, с маса по-голяма от Слънцето, но кондензирани в относително малка сфера. Повече от 40 години оразмеряването на неутронни звезди е Свещеният Граал на ядрената физика, чието откритие ще предостави важна информация за основното поведение на ядрените плътности.
Данните за откриване на гравитационни вълни от сливане на неутронни звезди (GW170817) имат важен принос за решаването на тази загадка. В края на 2017 г. професор Лучано Рецола, заедно със своите ученици Елиас Мост и Лукас Вайх, вече ги използва, за да отговори на дългогодишен въпрос за максималната маса, която неутронните звезди могат да имат, преди да се срутят в черна дупка. След първия важен резултат, същият екип, с помощта на професор Юрген Шафнер-Белих, се зае с поставянето на по-строги граници на размера на неутронните звезди.
Художествено представяне на сблъсъка на неутронни звезди, генериращи гравитационни вълни. Кредит: Научна институция Карнеги.
Изводът е, че уравнението на състоянието, което описва материята в неутронните звезди, е неизвестно. Физиците са избрали статистически методи за определяне размера на неутронните звезди в тесни граници. Те изчислиха над два милиарда теоретични модели чрез решаване на уравнението на Айнщайн за тях и комбинираха този голям набор от данни с ограниченията, наложени от откриването на гравитационни вълни от GW170817.
В резултат на това изследователите определиха радиуса на типична неутронна звезда в рамките на разлика от 1,5 километра: тя варира от 12 до 13,5 километра, което може да бъде допълнително усъвършенствано чрез бъдещи откривания на гравитационни вълни.
„Проблемът обаче може да е имал повече от едно решение“, коментира Юрген Шафнер-Белих. Възможно е при свръхвисоки плътности веществото да промени драстично свойствата си и да се доближи до така наречения „фазов преход“. Това е подобно на това, което се случва с водата, когато замръзва и преминава от течност в твърдо вещество. В случай на неутронни звезди, този преход предполага, че превръща обикновената материя в материя "кварк", създавайки звезди, които ще имат същата маса като техния "близнак", неутронната звезда, но са много по-малки и следователно дори по-компактни.
Промоционално видео:
Въпреки че няма доказателства за тяхното съществуване, те може да са правдоподобно решение и изследователите от Франкфурт са взели предвид тази възможност, въпреки допълнителните усложнения. Усилията дадоха резултат: звездите близнаци бяха статистически малко вероятни. Това е важно откритие, което сега позволява на учените потенциално да изключат съществуването на тези много компактни обекти. Бъдещите наблюдения на гравитационните вълни ще разкрият дали неутронните звезди имат екзотични близнаци.
