Горы-невидимки: сантиметровые неровности воскрешают мертвые пульсары

Во Вселенной существуют объекты, которые бросают вызов нашим представлениям о физике. Среди них — пульсары, сверхплотные остатки массивных звезд, вращающиеся с бешеной скоростью и испускающие радиоволны, словно космические маяки. Эти нейтронные звезды настолько плотны, что чайная ложка их вещества весит как гора Эверест. Но самое удивительное — некоторые из них продолжают пульсировать даже тогда, когда, согласно всем расчетам, должны были давно «умереть».

Недавнее исследование ученых из Пекинского университета предложило неожиданное объяснение этому феномену: крошечные горы на поверхности пульсаров, высотой не более сантиметра. Казалось бы, ничтожные неровности, но в условиях чудовищной гравитации и экстремальных электромагнитных полей они способны влиять на поведение целой звезды. Как же эти микроскопические структуры «обманывают» законы физики и позволяют пульсарам излучать радиоволны даже за гранью теоретического предела?

Тайна «живых мертвецов» среди пульсаров

Согласно современным моделям, пульсары постепенно замедляются, теряя энергию, и в какой-то момент пересекают так называемую «линию смерти» — порог, после которого они больше не могут генерировать достаточно мощные электромагнитные поля для радиоизлучения. Однако астрономы обнаружили несколько пульсаров, включая PSR J0250+5854 и PSR J2144-3933, которые продолжают испускать радиосигналы, несмотря на то, что давно должны были замолкнуть.

Долгое время этот парадокс оставался необъяснимым, пока команда под руководством Цзы-Хао Сюя не предложила остроумную гипотезу: ключ к разгадке кроется в микроскопических неровностях на поверхности нейтронной звезды.

Как сантиметровые горы меняют физику пульсаров

На Земле горы высотой в сантиметр никто не заметил бы, но на нейтронной звезде, где гравитация в 100 миллиардов раз сильнее, а магнитные поля в триллионы раз мощнее земных, даже такие крошечные структуры играют огромную роль.

Ученые смоделировали поведение электрических полей вблизи таких «гор» и обнаружили, что их крутые склоны действуют как природные усилители. Представьте себе увеличительное стекло, фокусирующее солнечные лучи в одну точку — так же искаженная поверхность пульсара концентрирует электрическое поле, создавая локальные зоны сверхвысокой напряженности. Это позволяет звезде ускорять частицы и генерировать радиоволны даже при недостаточной общей энергии вращения.

Но если горы существуют на поверхности пульсара, значит, его материал должен быть невероятно прочным. Обычное вещество под действием чудовищных приливных сил и бомбардировки частицами мгновенно разрушилось бы. Это наводит на мысль, что нейтронные звезды могут состоять из «странгеонной материи» — экзотической формы вещества, где главную роль играют не электромагнитные, а ядерные взаимодействия.

Если эта гипотеза верна, то нейтронные звезды — не просто шары из нейтронов, а объекты с необычной структурой, способной сохранять форму даже в самых экстремальных условиях.

Перспективы

Работа китайских ученых открывает новые горизонты для исследований. Если крошечные горы действительно распространены среди пульсаров, их можно будет обнаружить с помощью радиотелескопов нового поколения, таких как китайский FAST. Кроме того, «звездотрясения» — внезапные сдвиги в скорости вращения нейтронных звезд — могут быть связаны с разрушением или образованием этих микроскопических структур.

Это исследование не только объясняет загадку «оживших» пульсаров, но и дает новый инструмент для изучения самой природы нейтронных звезд — одних из самых загадочных объектов во Вселенной. Возможно, в ближайшие годы мы узнаем, что скрывается под их сверхплотной поверхностью, и какие еще сюрпризы готовят нам эти космические объекты.