Материя в нейтронных звездах может быть самым прочным материалом во Вселенной

0 1 001

Предсказанная ядерная материя в сверхплотных мертвых звездах, называемых нейтронными звездами, может быть самым прочным материалом во Вселенной. Разрушение материала требует применение в 10 миллиардов раз больше силы, чем необходимо для разрушения стали,  сообщают ученые в исследовании в Physical Review Letters.

Нейтронные образуются, когда умирающая звезда взрывается, оставляя за собой богатый нейтронами остаток, который сжимается до крайних пределов мощными гравитационными силами, приводя к появлению материи с причудливыми свойствами.

На глубине около километра ниже поверхности нейтронной атомные ядра сжимаются так близко, что они сливаются в скопления ядерной материи, плотной смеси нейтронов и протонов. Эти, все еще теоретические скопления, как полагают ученые, имеют форму капель, трубок или листов и названы в честь различных типов макаронных изделий, включая ньокки, спагетти и лазанью. Еще глубже в нейтронной звезде ядерная материя полностью берет верх. По сути все ядро ​​мертвой звезды — это ядерная материя, как одно гигантское атомное ядро.

Ядерная «паста» невероятно плотная, примерно в 100 триллионов раз больше плотности воды. Невозможно изучить такой экстремальный материал в лаборатории. Поэтому, исследователи использовали компьютерные симуляции для растягивания листов ядерной «лазаньи» и выяснили, как реагировал материал. Для деформирования материала требовалось огромное давление, а давление, необходимое для того, чтобы сломать его, было больше, чем для любого другого известного материала.

Смотрите также  Может ли быть пространство-время дискретным?

Моделирование показало, что внешняя кора нейтронной также значительно прочнее и плотнее, чем сталь. Но внутренняя кора, где скрывается «ядерная паста», была неизведанной территорией. «Теперь исследователи видят, что внутренняя материя еще плотнее», — говорят ученые.

Ученые полагают, что когда атомные ядра сжимаются внутри нейтронной звезды, они образуют формы, напоминающие различные виды макаронных изделий, в том числе ньокки (слева), спагетти (посередине) и лазанью (справа).
Изображение: M.E. CAPLAN AND C.J. HOROWITZ/REVIEWS OF MODERN PHYSICS 2017

Физики все еще стремятся найти реальные свидетельства «ядерных макарон». Новые результаты могут дать проблеск надежды. Нейтронные имеют тенденцию вращаться очень быстро и, как следствие, могут излучать рябь в пространстве-времени, называемую гравитационными волнами, которые ученые могли бы обнаружить на объектах, таких как Обсерватория гравитационно-волновой лазерной интерферометрии или LIGO.

Но пространственно-временная рябь будет возникать только в том случае, если кора нейтронной является неровной, а это означает, что она имеет «горы» или возвышенности сверхплотного материала либо на поверхности, либо внутри коры.

«Это очень трудная часть — нам нужна большая гора», — говорит физик Эдвард Браун из Мичиганского государственного университета в Ист-Лансинге. Более жесткая и плотная кора будет поддерживать более крупные «горы», которые могут создавать более мощные гравитационные волны. Но «большой» — здесь это относительный термин. Из-за сильной гравитации нейтронных звезд их горы были бы далеки по высоте от Эвереста, поднимаясь всего лишь на сантиметры, а не на километры.

«Вот где симуляции приходят на помощь, — говорит Браун. Результаты показывают, что нейтронные могут поддерживать «горы» до десятков сантиметров в высоту — достаточно большие, чтобы могла обнаружить гравитационные нейтронных звезд. Если поймал бы такие сигналы, ученые могли бы оценить размеры гор и подтвердить, что нейтронные имеют сверхплотные материалы в своей коре.

Смотрите также  Что такое квазар?

M.E. Caplan, A.S. Schneider and C.J. Horowitz. Elasticity of nuclear pasta. Physical Review Letters. In press, 2018.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x