Финские ученые изучают столкновении нейтронных звезд и раскрывают тайны вещества
Безумная плотность нейтронной звезды порождает, пожалуй, самое странное вещество во Вселенной – финские ученые выясняют, как его обнаружить, пишет HS. Если бы человечество было материалом нейтронных звезд, мы все поместились бы в кусок сахара.
Если учесть, что черные дыры непостижимы для непрофессионала, то нейтронные звезды, вероятно, займут второе место в гонке странных явлений в космосе.
Вероятно, они содержат материю, которую нельзя найти больше нигде во Вселенной. Суть этой так называемой кварковой материи также исследуют финские исследователи, такие как профессор Алекси Вуоринен из Хельсинкского университета.
В составе международной группы финны теперь могут получить новый способ доказать существование загадочного вещества.
Для этого необходимо изучать столкновение нейтронных звезд, следы которого можно обнаружить. После столкновения можно обнаружить признаки кварковой материи. Это было бы сенсацией.
НЕЙТРОННЫЕ ЗВЕЗДЫ — чрезвычайно плотные звезды, схлопнувшиеся под действием гравитации.
Как следует из названия, они состоят в основном из нейтронов — незаряженных частиц в ядре атома. Они выбрасываются, например, в результате цепных реакций атомных электростанций и ядерных бомб.
Нейтронные звезды имеют диаметр чуть более двадцати километров, но они безумно плотные. Если бы человечество было частицей нейтронной звезды, мы все поместились бы в кусок сахара.
Нейтронные звезды настолько сильно сжаты, что едва выживают. Если бросить лопату песка в самую тяжелую нейтронную звезду, она коллапсирует в черную дыру из-за небольшого увеличения массы.
Нейтронные звезды — единственные «лаборатории», где сегодня существует кварковая материя.
Если две нейтронные звезды сталкиваются, по-видимому, создается так называемая кварковая материя. Это очень похоже на материю, которой была наполнена очень молодая Вселенная.
Это была так называемая кварк-глюонная плазма. Ее формирование возможно только при высоких температурах.
Прежде всего, в ней есть кварки — мельчайшие частицы материи. Кварки образуют основные частицы атомов, то есть протоны и нейтроны. В разгаре зарождения Вселенной они не успели родиться, но кварки вырвались на свободу.
В нем были еще другие частицы — глюоны, которые сегодня склеивают кварки.
«Кварк-глюонная плазма доминировала во Вселенной примерно одну миллиардную долю секунды. Однако, насколько мне известно, плотность кварков в ней была ниже, чем при столкновениях нейтронных звезд», — говорит преподаватель университета Нико Йокела из Хельсинкского университета.
Массивные нейтронные звезды могут даже иметь большие ядра, состоящие из кварковой материи. В любом случае, по мнению Джокелы, нейтронные звезды — единственные «лаборатории», где сегодня может существовать кварковая материя.
Поэтому такую материю возможно, можно было бы наблюдать при наблюдении столкновений нейтронных звезд. По мнению Джокелы и другой международной группы, признаки можно было бы искать в гравитационных волнах, вызванных столкновением.
Эти гравитационные волны создаются при столкновении массивных объектов, таких как черные дыры или нейтронные звезды. Столкновение заставляет пространство дрожать, как большой резиновый коврик, на который брошен шар для боулинга.
Гравитационные волны наблюдаются с 2015 года, когда обсерватории Лиго в США первыми их обнаружили. На основе наблюдений исследователи построили определённую кривую. Там говорилось, что две черные дыры слились вместе.
О столкновении двух нейтронных звезд сообщалось в 2017 году.
В будущем на соответствующих гравитационно-волновых кривых могут появиться определенные знаки, указывающие на рождение кварковой материи при столкновениях нейтронных звезд. Моделирование такого столкновения Управлением космического пространства США можно найти на Youtube.
По кривой можно распознать существование кварковой материи. Причина в том, что кварковая материя ведет себя иначе, чем нейтроны. В конце концов, все дело в разнице так называемой объемной вязкости.
«Мы могли бы думать о разнице между кварковой материей и нейтронной материей, как о замешивании теста. Мягкое тесто легче месить, оно легче формуется и растягивается. Это означает, что для его модификации требуется меньше энергии», — описывает Йокела.
Соответственно, кварковая материя легче сжимается, чем нейтронная, особенно при высоких температурах столкновений нейтронных звезд.
Группе удалось определить объемную вязкость этой кварковой материи.
«Чтобы найти кварковую материю в гравитационных волнах, к нынешнему моделированию столкновений следует добавить эффект вязкости», — говорит исследователь академии Ристо Паателайнен.
Гравитационные волны обнаруживаются путем моделирования многочисленных столкновений. С помощью моделирования среди помех чрезвычайно чувствительных устройств можно обнаружить слабые сигналы.
Помимо Йокелы, Паателайнена и Вуоринен, в состав международной группы входит руководитель группы Матти Ярвинен из научно-исследовательского института Азиатско-Тихоокеанского центра теоретической физики из Южной Кореи, профессор Алекси Куркела из Университета Ставангера и доктор-исследователь Сага Сэппи из Мюнхенского технологического университета.
Фото: Mark Garlick / Warwickin yliopisto
