Bomboane de ciocolată cosmică? Structura generală a unei stele neutronice a fost dezvăluită

Până în prezent, nu se știu multe despre interioarele stelelor neutronice, acele corpuri extrem de mici care se pot forma după ce o stea moare. Una sau mai multe mase ale Soarelui nostru sunt comprimate într-o sferă cu diametrul unui oraș mare. De la descoperirea lor, acum mai bine de 60 de ani, oamenii de știință au încercat să le descifreze structura.

Cea mai mare provocare este simularea condiții extreme În interiorul stelelor cu neutroni, unde sunt greu de recreat pe Pământ într-un laborator. Deci există multe modele în care diferite proprietăți – de densitate și temperatură – sunt descrise cu ajutorul așa-numitelor ecuații de stare. Aceste ecuații încearcă să descrie structura stelelor neutronice de la suprafața stelară la suprafața stelară Miezul interior.

Acum, fizicienii de la Universitatea Goethe din Frankfurt au reușit să adauge mai multe piese importante puzzle-ului. Grupul de lucru, condus de profesorul Luciano Rizzola de la Institutul de Fizică Teoretică, a dezvoltat peste un milion de ecuații de stare diferite care satisfac limitele stabilite de datele obținute din fizica nucleară teoretică, pe de o parte, și prin Observații astronomice Pe de altă parte. Lucrarea lor a fost publicată în Scrisori din jurnalul astrofizic.

Evaluând ecuațiile de stare, echipa a făcut o descoperire surprinzătoare: stele neutronice „ușoare” (cu mase mai mici de aproximativ 1,7) masele solare) par să aibă o manta moale și un nucleu dur, în timp ce stelele neutronice „grele” (cu mase mai mari de 1,7 mase solare) au o manta dură și un nucleu moale.

„Acest rezultat este foarte interesant, deoarece ne oferă o măsură directă a cât de comprimat este centrul stelelor neutronice”, spune profesorul Luciano Rizzola. Stelele neutronice par să se comporte ca bomboane de ciocolată: stelele ușoare sunt ca acele ciocolate cu o alune în centru înconjurat de ciocolată moale, în timp ce pot fi considerate stelele grele seamănă mai mult cu acele ciocolate în care stratul dur conține o umplutură moale.”

Această perspectivă a fost crucială Viteza sunetului, care se află în centrul unui studiu al studentului de licență Sinan Altiparmak. Această măsură a cantității descrie cât de repede se propagă undele sonore în interiorul unui obiect și depinde de cât de dur este materialul. Aici, pe Pământ, viteza sunetului este folosită pentru a explora interiorul planetei și a descoperi zăcămintele de petrol.

Prin modelarea ecuațiilor de stare, fizicienii au reușit să dezvăluie și alte proprietăți neexplicate anterior. neutroni stele. De exemplu, indiferent de masa sa, este foarte probabil ca raza sa să fie de numai 12 km. Astfel, este la fel de mare în diametru ca și orașul Frankfurt, locul de naștere al Universității Goethe.

Autorul studiului, Dr. Christian Ecker, explică: „Studiul nostru numeric extins nu ne permite doar să facem predicții cu privire la razele și masele maxime ale Stele neutronice, dar și pentru a stabili noi limite asupra deformabilității sistemelor binare, adică cât de puternic se deformează reciproc prin câmpurile gravitaționale. Aceste perspective vor deveni deosebit de importante pentru identificarea necunoscutului Ecuaţie Cazul cu viitoarele observații astronomice și detecții de unde gravitaționale de la fuziunea stelelor”.