Представление художника о слиянии нейтронных звёзд: две звезды сливаются, меняют форму и нагреваются.
Представление художника о слиянии нейтронных звёзд: две звезды сливаются, меняют форму и нагреваются.

После парного танца нейтронных звёзд наступает грандиозный финал, и в результате их слияния может образоваться самая плотная форма материи, известная во Вселенной. Это так называемая «кварковая материя» — весьма странное сочетание освобождённых кварков и глюонов. Неизвестно, существовало ли это вещество в их ядрах до окончания танца. Однако в диких условиях после слияния нейтронных звёзд кварки и глюоны могут освободиться от протонов и нейтронов. Это позволяет им свободно перемещаться. Поэтому исследователи хотят знать, насколько свободно они перемещаются и какие условия могут препятствовать их движению.

Эти странные звёзды — очень плотные и загадочные скопления нейтронов. Поэтому, когда такая парочка танцует и сливается воедино, они меняют форму под давлением. Они также нагреваются. В итоге эти условия меняют состояние материи в их ядрах. По мнению профессора Алекси Вуоринена из Университета Хельсинки (Финляндия), именно это происходит при слиянии нейтронных звёзд. Однако, отмечает он, никто до конца не понимает, что это за условия и как ведут себя в них кварки. «Описание слияний нейтронных звёзд представляет особую сложность для теоретиков, потому что все обычные теоретические инструменты, похоже, так или иначе ломаются в этих зависящих от времени и реально экстремальных системах», — говорит он.

Откуда в столкновениях нейтронных звёзд берутся кварки

 Крабовидная туманность, снимок «Уэбба». Нейтронная звезда в её сердце быстро вращается и посылает сигнал. Это делает её пульсаром.
Крабовидная туманность, снимок «Уэбба». Нейтронная звезда в её сердце быстро вращается и посылает сигнал. Это делает её пульсаром.

В космическом зоопарке нейтронные звёзды — одни из самых странных обитателей. Это сильно намагниченные остатки старых сверхмассивных звёзд, погибших при взрывах сверхновых. В результате катастрофического коллапса умирающей звезды там, где когда-то было звёздное ядро, образуется сплошной шар из нейтронов. Некоторые из них вращаются очень быстро и посылают сигналы в космос. Пульсар Крабовидной туманности — хороший пример такого объекта. Его ядро вращается около 30 раз в секунду, а сигнал проявляется в виде регулярных импульсов на радиочастотах, в гамма- и рентгеновском диапазонах волн. Поэтому его и называют «пульсаром».

Когда нейтронные звёзды сливаются, очевидно, они перемешивают своё содержимое. Исследователи хотят узнать вязкость материала, образовавшегося при слиянии. По сути, это будет мера того, насколько сильно взаимодействие частиц будет сопротивляться течению. Или, считайте, что это измерение того, насколько «липким» будет поток кваркового супа. Густой кварковый суп будет течь медленнее, а тонкий — быстрее. Идея состоит в том, чтобы понять условия и то, как они влияют на поток кварков во время слияния.

Теории о липких кварках

Исследователи хотят определить так называемую «объёмную вязкость» материала, образовавшегося во время слияния нейтронных звёзд. По сути, объёмная вязкость описывает потерю энергии, когда система, участвующая в слиянии, испытывает радиальные колебания. Они показывают, что кварк-глюонная плотность изменяется регулярным, периодическим образом. Вурнин и его коллеги задались целью определить объёмную вязкость кварковой материи, участвующей в таком столкновении. Они изучили проблему с помощью двух теоретических методов: один из них опирается на принципы голографии, а другой — на квантовое исследование поля, называемое теорией возмущений.

 Иллюстрация кваркового ядра в нейтронной звезде.
Иллюстрация кваркового ядра в нейтронной звезде.

По сути, голографический подход рассматривает зависимость кварковой материи от плотности и температуры, возникающих при столкновениях нейтронных звёзд. Команда заинтересована в том, что называется «квантовой хромодинамикой». Это изучение взаимодействий между кварками и глюонами в материале, образовавшемся в результате столкновения.

Теория возмущений рассматривает силу взаимодействий между этими частицами. Применив оба метода, команда смогла охарактеризовать объёмную вязкость, то есть «липкость» кварковой материи. Затем им удалось выяснить, что её липкость проявляется при более низких, чем ожидалось, температурах. Это большой шаг вперёд в понимании поведения материи нейтронных звёзд во время слияний. «Эти результаты также могут помочь в интерпретации будущих наблюдений. Например, мы можем искать вязкие эффекты в будущих гравитационно-волновых данных, а их отсутствие может свидетельствовать о создании кварковой материи при слиянии нейтронных звёзд», — добавляет преподаватель университета Нико Йокела.

 Моделирование столкновения двух плотных нейтронных звёзд. В некоторых случаях в результате образуется более крупная нейтронная звезда, иногда — чёрная дыра.
Моделирование столкновения двух плотных нейтронных звёзд. В некоторых случаях в результате образуется более крупная нейтронная звезда, иногда — чёрная дыра.

Использование физики и квантовой теории для погружения в нейтронную звезду

Никто ещё не побывал в необычных внутренностях нейтронной звезды. Однако это одно из самых странных мест в космосе. Как уже говорилось, они состоят из нейтронов. В отличие от большинства звёзд, они не излучают тепло, а то остаточное, что в них содержится, со временем рассеивается. Однако эти странные объекты обладают чрезвычайно сильным магнитным полем.

Нейтронные звёзды невероятно плотные. Небольшое количество их материала размером с обычный бумажник весит около 3 миллиардов тонн. Таким образом, эти странные звёзды являются вторыми по плотности объектами во Вселенной после сверхмассивных чёрных дыр. Астрономы и физики частиц заинтересованы в них, потому что они могут дать больше информации о таких темах, как сверхпроводимость, поведение плотных жидкостей, квантовая хромодинамика. Изучение столкновений этих сверхплотных объектов также позволяет понять, как они растут после своего первоначального формирования в катастрофических взрывах сверхновых.

Комментарии (6)


  1. LinkToOS
    22.09.2024 10:21
    +9

    Потом текст этой статьи попадет в датасет, который будет использован для обучения ИИ. А потом ученые спросят у продвинутой модели ИИ предназначенной для научных исследований - "Что происходит при слиянии нейтронных звезд?", и она им перескажет то что написано в этой статье, но как-будто она сама это вычислила. Ученые напишут статью, со ссылкой на авторитетный ИИ.

    Однако, отмечает он, никто до конца не понимает, что это за условия и как ведут себя в них кварки. «Описание слияний нейтронных звёзд представляет особую сложность для теоретиков, потому что все обычные теоретические инструменты, похоже, так или иначе ломаются в этих зависящих от времени и реально экстремальных системах», — говорит он.

    "Никто до конца не понимает, что это за условия и как ведут себя в них кварки", но свои фантазии при этом публиковать не стесняются.
    Такие материалы требуют маркировки "Чьи-то вольные фантазии", чтобы ИИ не использовал их при обучении.

    Люди сами замусоривают информ-пространство, а потом жалуются что ИИ предлагает им есть камни.


    1. DSSilver
      22.09.2024 10:21

      Это так не работает) если речь идет об очередном исследовании, то от ИИ будут требоваться ссылки на работы и математические выкладки) Которые, в свою очередь, должны быть проверены.


  1. m1kr1k
    22.09.2024 10:21
    +10

    Таким образом, эти странные звёзды являются вторыми по плотности объектами во Вселенной после сверхмассивных чёрных дыр.

    Википедия говорит что это не так: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхмассивная_чёрная_дыра


    1. SGrek
      22.09.2024 10:21

      Там вроде бы говорится о средней плотности


      1. MishaRash
        22.09.2024 10:21
        +1

        Чем больше чёрная дыра, тем меньше средняя плотность в пределах горизонта. А какая там структура под горизонтом — не ясно, может, даже в принципе невозможно узнать.


  1. kauri_39
    22.09.2024 10:21
    +1

    Надеялся, что разгадали секрет строения сингулярностей чёрных дыр, что они состоят из сверхплотной кварковой материи. Но нет. Хотя перед нейтронами (адронами) стоят более плотные кварки...