Ядерная «паста», приготовленная мертвыми звездами, может разгадать тайны звездной загробной жизни

В сердце нейтронных звезд, при температуре свыше триллиона градусов, фундаментальные частицы принимают странные формы, напоминающие "макароны". Ученые недавно обнаружили, что эти необычные ядерные формы проникают гораздо глубже в ядра нейтронных звезд, чем предполагалось ранее, что может кардинально изменить свойства этих мертвых звезд.

Нейтронные звезды - это остатки самых массивных звезд во Вселенной. Они обычно содержат материал, эквивалентный нескольким солнцам, в объеме, не превышающем размеры Красной площади. В таких экстремальных условиях вещество настолько сжато, что атомные и даже ядерные связи разрушаются.

Точное устройство нейтронных звезд до сих пор остается загадкой для астрономов. Считается, что их корки и внешние слои состоят почти полностью из нейтронов, но в их ядрах давление и плотность настолько велики, что даже нейтроны разрушаются, оставляя плотную полужидкость кварков.

Отношения между кварковым ядром и нейтронным внешним слоем определяют общие свойства нейтронной звезды: как она вращается, как вибрирует при разрушении внешней корки и как ведет себя при столкновении с другими нейтронными звездами.

Два физика решили изучить этот вопрос. В своей работе они сосредоточились на сложной переходной зоне между кварковым ядром и нейтронными внешними слоями. В этой зоне находится "ядерный макарон" - компактные комки нейтронов, погруженные в море кварков. Эти структуры принимают различные формы: комки, трубки, стержни и пузыри, напоминая разнообразные формы макарон.

Исследователи обратили внимание на важную роль напряжения кривизны, которое представляет собой сопротивление изогнутой формы трансформациям, которые пытаются ее выпрямить. Натяжение кривизны похоже на более знакомое поверхностное натяжение, при котором жидкость сопротивляется внешним силам, пытающимся проникнуть через ее поверхность.

Исследователи обнаружили, что напряжения кривизны могут благоприятствовать некоторым формам, позволяя теперь уже «приготовленным» макаронам проникать глубже в кварковое ядро. В частности, они обнаружили, что трубки и пузыри могут сохраняться при гораздо более высоких плотностях, чем считалось ранее, благодаря вкладу напряжения кривизны, в то время как капли и стержни не живут долго.

Эти изменения могут показаться небольшими, но потенциально они могут иметь большие последствия. Когда нейтронные звезды сталкиваются, что приводит к взрывам килоновых, детали этого взрыва — и самое главное, способность этого взрыва производить многие из более тяжелых элементов таблицы Менделеева — зависят от внутреннего строения нейтронной звезды. Различия в том, как далеко нейтроны достигают ядра, и в форме, которую они принимают, могут изменить ход этих взрывов.

Следующим шагом для исследователей будет дальнейшее изучение этой темы и попытка использовать взрывы килонов для раскрытия детальной структуры внутренности нейтронных звезд.