0 просмотренных постов скрыто
Путешествие по вселенной: Нейтронные звезды
Нейтронная звезда в центре Крабовидной туманности, глазами телескопа Хаббл.
Нейтронная звезда — это космическое тело, образующееся в результате коллапса массивной звезды после взрыва сверхновой. Она состоит в основном из нейтронной сердцевины, покрытой тонкой корой из тяжёлых атомных ядер и электронов. Массы нейтронных звёзд сопоставимы с массой Солнца, но радиус составляет всего 10—20 километров, что приводит к плотности, превышающей плотность атомного ядра.
Жизненный цикл звезды, тут так же показано рождение Нейтронной звезды.
Нейтронные звёзды характеризуются высокой скоростью вращения — до нескольких сотен оборотов в секунду — и сильным магнитным полем, достигающим 10^11 Тл. Они образуются из звёзд с начальной массой более 8 солнечных масс, когда в их недрах заканчивается ядерное топливо. В результате гравитационного сжатия происходит фотодиссоциация ядер и образование нейтронов, что ведёт к образованию нейтронной звезды.
Если масса остатка превышает 3 солнечные массы, коллапс продолжается, и возникает чёрная дыра. В момент рождения нейтронной звезды температура может достигать 10^11 K, но быстро падает из-за нейтринного охлаждения. В течение нескольких минут температура снижается до 10^9 K, а затем охлаждение происходит медленнее.
Сравнение размеров Нейтронной звезды с Крымским полуостровом, так же добавлена знаменитая комета 67Р для наглядности масштаба.
Среди известных нейтронных звёзд большинство имеют массу от 1,3 до 1,5 солнечных масс. Максимальная масса нейтронной звезды определяется пределом Оппенгеймера—Волкова и теоретически может достигать 2,16 солнечных масс. Магнитные поля на поверхности нейтронных звёзд могут достигать 10^12—10^13 Гс, а у магнетаров — 10^14 Гс и выше.
К 2022 году открыто более 3200 нейтронных звёзд, из которых около 90% — одиночные. Нейтронные звёзды обладают высокой скоростью собственного движения и могут быть наблюдаемы в различных спектральных диапазонах.
Структура нейтронной звезды включает пять слоёв: атмосферу, внешнюю кору, внутреннюю кору, внешнее ядро и внутреннее ядро. Атмосфера состоит из тонкого слоя плазмы, внешняя кора — из ядер и электронов, внутренняя кора — из свободных нейтронов и атомных ядер. Внешнее ядро состоит в основном из нейтронов, а внутреннее ядро может содержать кварки и гипероны.
Нейтронные звёзды были теоретически предсказаны ещё до открытия нейтронов. Первые предположения о существовании таких звёзд высказал Лев Ландау в 1931 году, а в 1933 году астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки сделали строгое предсказание их существования. Нейтронные звёзды были открыты в 1967 году, когда Джоселин Белл обнаружила пульсары — объекты, излучающие регулярные радиоимпульсы.
Показать полностью
2
Самая разрушительная система из когда-либо обнаруженных
Согласно современным представлениям, жизненный путь любого светила практически полностью определяется его массой. Если она составляет менее восьми солнечных, то звезда, пройдя несколько этапов, в конце своей эволюции превращается в белый карлик. Предполагается, что спустя миллиарды лет, он потеряет остатки энергии и трансформируется в гипотетический объект, называемый «черным карликом». Этот путь предначертан более чем 99% светил Вселенной, включая и наше Солнце.
Если же масса звезды превышает 8 солнечных, то ее эволюция следует по другому пути, в конечном итоге приводя к взрыву сверхновой. В результате внешние оболочки светила оказываются разбросаны по окружающему пространству, формируя рассеянную газовую туманность. В центре же системы остается сверхкомпактный и экстремально плотный объект – бывшее звездное ядро.
Его дальнейшая судьба также целиком зависит от массы. Если она окажется слишком велика, то ядро погибшего светила не сможет противостоять неумолимой гравитации и неизбежно сожмется в черную дыру. Однако, есть и иной путь. В том случае, когда масса звездного остатка находится в пределах от 1,4 до 2,2 солнечных, образуется нейтронная звезда. Силы гравитации в ее недрах разрушают атомные ядра, формируя сверхплотное нейтронное вещество, обладающее экзотическими физическими свойствами.
В силу ряда причин нейтронные звезды крайне тяжело наблюдать и исследовать. Во-первых, небесные тела данного класса крайне редки – согласно расчётам, на тысячу обычных светил приходится лишь один подобный объект. Во-вторых, они очень компактны и практически не излучают свет в оптическом диапазоне. Поэтому до появления рентгеновских телескопов заметить данные объекты было невозможно. Неудивительно, что первая нейтронная звезда была обнаружена лишь в 1967 году, спустя несколько десятилетий после теоретического обоснования их существования.
Во многом этому поспособствовало необычное явление, связанное с законом сохранения момента импульса. Благодаря данному эффекту большинство нейтронных звезд имеют очень высокую скорость вращения, а взаимодействие их магнитных и электрических полей порождает мощные всплески излучения, повторяющиеся с очень четкой периодичностью. Подобные объекты называют пульсарами, и они составляют большинство среди открытых на настоящий момент нейтронных звезд. Их импульсы эффективно фиксируются рентгеновскими телескопами даже на расстоянии в тысячи световых лет.
Всего в настоящее время открыто уже более 3200 нейтронных звезд, причем около 90% из них являются одиночными объектами, остальные же входят в двойные и кратные системы. Чаще всего компаньоном этих космических тел является красный гигант или звезда главной последовательности, однако, в единичных случаях, им становится другая нейтронная звезда. Так происходит, когда два похожих друг на друга светила синхронно подходят к концу своего жизненного цикла, и взрыв одного из них провоцирует коллапс второго. Из-за потери энергии в ходе трансформации, остатки звездных ядер сближаются на очень малое расстояние, что служит причиной роста их взаимной скорости до огромных величин. И именно так, согласно современным представлениям, образовалась удивительная система под названием PSR J0737−3039.
Показать полностью
Про геморрой, гемоглобин и другое Г
В общем, я человек простой. Вижу кровь в унитазе – бегу к доктору. Но не сейчас. Потом. Я ее не так часто и видел. Ну раза 3-4 в неделю всего то. Поэтому сразу собрался и побежал. Лет через 5. А так, лечился, конечно. Свечки там, таблеточки. Даже помогало. Так что торопиться некуда было.
Доктор хороший попался, опытный. Больница областного масштаба, там других не держат. Не успел глазом моргнуть, как лежал на кушетке с пальцем в том месте, куда свет не попадает. «... успел воткнуть и там два раза повернуть..» Сразу все понял, говорит геморрой 3 степени, одевайтесь. Опытный доктор, матерый. И пальцы у него, знаете... В общем, пианистом ему не быть. Ему гвозди гнуть, или подковы какие. А он в живых людей тычет с разбегу. И улыбается так мило « – Ну что же вы, голубчик, затянули так? Вам теперь только операция, без вариантов, даже не уговаривайте»
– Ну как же, доктор? 21 век, микстуры там всякие, свечечки, припарки, мы же за гуманизм?
– Конечно за гуманизм. И за мир во всем мире. Но это тогда, пять лет назад. А сейчас только резать. И желательно, побыстрее – крови то у вас всего литров 5. Было. А сейчас и того меньше. Краник то кап-кап? Вот записываю вас через месяц – очередь, знаете ли. Вас таких, болезных, пруд пруди.
– А как это, операция, доктор? Чего ждать, чего бояться?
– А не надо ничего бояться. Операция плевая. Я такие сто раз делал. И это только за прошлый месяц. Иголочкой кыль в позвоночник – у вас ножки то и отнимутся. А вместе с ними и вся нижняя часть тела. Ничего не почувствуете. А чтоб не переживали, что над вами надругаются в беспомощном состоянии – сознание вам сохраним, так и быть. Да и анестезия нынче дорогая, экономить надо. Вот на пол тушки только и выделяют.
– А что потом, доктор? Наутро побегу домой, счастливый, к жене и детям? Работать смогу уже послезавтра?
Доктор посерьезнел, поправил очки и посмотрел на меня долгим, сочувствующим взглядом.
– Я вам врать не буду и пилюлю подслащивать тоже. Вы человек взрослый, смелый – вон меня не испугались, сразу пришли через пять лет. Плохо вам будет 2 недели, как отдай. Неделю в больнице будете наблюдаться. Обезболивающие будете принимать в неограниченных количествах. Питаться правильно начнете, наконец. Полезно и в правильных пропорциях. Вкусно не обещаю, но это не будет для вас значимым, уж поверьте. И надо будет постараться побыстрее воспользоваться отреставрированным органом. Потому что если не пользоваться, зарастет. Шутка.
Доктор опять поправил очки, чуть подался вперед и продолжил, глядя в глаза:
– Вам будет больно, очень. Но ради светлого будущего и чистых трусов вам придется это пережить. Вам будет страшно, когда первая порция еды пройдет долгий путь по очищенному клизмой кишечнику и постучится в закрытые до поры двери. Конечно, вы их сразу не откроете. Вы будет оттягивать этот страшный момент до последнего, тем самым только усугубляя дальнейшие страдания, ибо раны затягиваются, а рвать их в любом случае придется. Такова наша природа. Но мы облегчим ваш путь. Питание будет мягкое. Уколы будут обезболивающие. Медсестры обходительные. Скорее всего. Но это не точно."
Доктор откинулся на своем кресле, и я понял, что разговор закончен.
Конечно, ни на какую операцию я не пошел. Внезапно, появились срочные дела. Да и кровить не так сильно стало. Всего-то несколько раз в неделю. Особенно после возлияний. Но пью я редко. Но обильно, как и последующие кровотечения.
Так прошло еще полтора года. Почему то близкие стали при встрече говорить, что я взбледнул. И не очень близкие. На работе как то женщина спросила, участливо заглянув в глаза: – Может скорую вызвать, ты очень бледный. Ну какая, к черту, скорая? Я всего лишь поднялся на второй этаж по лестнице, мне даже 40 нет еще! Сейчас отдышусь и дальше пойду, все в порядке.
Стал замечать, что быстро устаю при нагрузках, дыхание сбивается, хотя давно не курю уже. Спортом надо заниматься, наверное, ослабел..
А потом случилось оно. Выпадение узла. Началось потихоньку, с небольшого дискомфорта ТАМ. С каждым часом все сильнее и сильнее усиливалось жжение. И вот к вечеру я уже лежу кверху жопой спиной и прошу родных меня не трогать. Пришлось это как раз на конец декабря и все праздники я практически, так и провалялся, не в силах находится в вертикальном положении.
Конечно, ни к какому врачу я не пошел. Знаем, плавали, им бы только резать. Релиф в помощь, лидокаин на тряпочке и вот я жив и здоров бегу на работу.
Прошел месяц и даже больше. Мы с женой решили устроить праздник жизни. Поручили детей бабушке и загуляли на всю ивановскую. Ресторан, устрицы, белое вино, стейк, красное вино, караоке, коктейли, коньяк, пиво жажду утолить...
Утро воскресенья началось тревожно. Я сразу понял, что беды не миновать – сигнал из задницы был четкий и легко узнаваемый – ждите гостей, узел хочет видеть мир. Похмелье сразу отступило на задний план, не успев проявиться – проблемы намечались посерьезней.
Утро понедельника я встретил с содроганием. Работу никто не отменял, но опыт подсказывал – вариантов нет, выдержать день на ногах абсолютно невыполнимая задача. Надо брать больничный, отлежаться хотя бы пару дней.
Пошел к начальнику и выложил все как есть. После доброго доктора я уже ничего не боялся и не стеснялся. Так, мол, и так, меня тут геморрой кой какой настиг – и это не фигура речи. Дай три дня полежать. Конечно, с богом, лечись.
Жена тем временем записала к хирургу в местную поликлинику, и я сразу попал на прием.
Доктор опять попался опытный. Мельком взглянув на меня, сразу спросил – А что, мил человек, одышка то регулярно появляется, не хватает кислорода то?
– Есть такое, доктор, а как вы догадались?
– БЕГОМ в процедурную, Алеша бледный, сдай кровь на гемоглобин.
– Вообще то я не Алеша, подумал я, разворачиваясь на выход.
Больничка была в пригородной черте, старенькая, обшарпанная, но работало все четко. Через 15(!) минут, клянусь, результат уже лежал на столе у доктора.
– Ну ты, Василий, ты о чем думал? Срочно госпитализируем, тебе жить осталось два понедельника, гемоглобин 55 при норме 150!
– Доктор, во-первых, я не Василий. Во вторых – давайте я дома отлежусь, мяса поем, чаю крепкого попью и все пройдет? Я вообще к вам по другому вопросу.
– Да мне без разницы, Антоша, хоть Валера. Никакими чаями ты гемоглобин не поднимешь, только переливание. Ты думаешь, я про одышку просто так спросил? Ты белый, как задница чукчи, сразу видно потерю крови, а один из симптомов – одышка. Так что все другие вопросы потом, а сейчас езжай в городскую больницу, там тебя примут и все решат.
Я вернулся домой, собрал вещи, поел, немного поспал и поехал сдаваться.
Первый же встретившийся мне доктор решил исследовать мой внутренний мир. Я просил, умолял, валялся в ногах, рассказывал о диких болях, но он был непреклонен – палец будет там, где дОлжно. Я пустил слезу.
Дальше была «лампочка». И перевод в следующую больницу. Ту самую, областного масштаба. С диагнозом «анемия в тяжелой форме». И еще одним доктором, ждущим меня с пальцем наперевес. Да что вам от меня надо, больно же!
Ночь меня встретила кушеткой в коридоре и двумя пакетами свежей крови. Я был в надежных руках. И с табличкой «Отделение колопроктологии» над дверью.
Спустя два дня были еще два пакета. Гемоглобин уверенно перешагнул 100 единиц. Обострение узла тоже проходило. Был назначен день операции. А в ночь перед операцией у меня резко поднялась температура до 39.5 и мне сказали - У нас тут не это! Лечиться дома надо! И я поехал домой лечить банальную ОРВИ, зима же, февраль…
Помню этот день как вчера. 27 марта 2025 года. Четверг. В ночь была клизма. И не одна. И бритье там, куда не ступала нога бритвы. Перед этим была еще и колоноскопия. Но это отдельная история, не буду вас пугать.
Итак, каталка, простыня, долгий путь по этажам и переходам, лифты, и вот она, красавица операционная. Новый ремонт, новое оборудование и новый я. Больница то областная, не хухры-мухры.
– Больной, сядьте, голову вниз, не шевелитесь!
Нежные поглаживания в районе поясницы, укол с потрескиванием и вот ноги отнимаются.
–Ты чего пыхтишь?
–Доктор, я вам смело отвечу – я бздю.
–Не бзди, лови еще укол в капельницу.
Уснул. Проснулся, видимо, минут через 20. В голове тишина и спокойствие. Хм, а я уже и не бздю. Даже очень хорошо и приятно. Не зря анестезиологу сунул. Не то, что вы подумали. Не взятку, конечно, так, залог спокойствия. Между ног за простыней-ширмочкой пыхтел уже хирург. Белоснежный фартук от шеи до ступней был забрызган кровью. Моей. Как потом он сказал – налитой у вас узел был, спелый, да не один. –Я его скальпелем чик! А он кааак брызнет. Но фартуки нам не зря выдают. Мы вашего брата знаем, хлебом не корми, дай хирурга кровью залить.
Еще несколько минут пошуршал, лазером повжикал, плотью моей поджареной попах – и на каталку, восвояси.
Ноги отошли через 3 часа. А вместе с этим сразу дала о себе знать и боль. Но это дело поправимое. Сестра, обезбол! Да пожалуйста, не жалко, вот тебе трамал с кеторолом, иди, отдыхай. И так каждые 3-4 часа. И даже ночью. У вас болел зуб в заднице? Тогда вы меня поймете. Эта изматывающая пульсирующая, нарастающая боль. 20 секунд пульсации, 40 секунд тишины, и по новой. Я засекал. Первой ночью я пытался терпеть. Жалел спящих медсестричек. Терпел с 2х ночи до 5 утра, дальше все, не смог. Извините, что бужу, но сил моих нет больше, уколите, пожалуйста. –Ну ты что, милаай, мы тут за этим и посажены, колоть вас, подавай барыню сюда. Все иди, спи спокойно.
В пятницу мне налили стакан киселя. И под простыней я выпил бутылку йогурта (контрабанда!). К ночи в двери негромко постучались. Это были кисель и йогурт. Я был отчаян, смел и безбашен. Ну и трамал, конечно, в моих венах придавал уверенности. Я взял салфетки и пошел в пытошную. Все прошло на удивление быстро и почти не больно. Но, очень немного. Я был воодушевлен – пфф, а разговоров то было. Господи, как же я ошибался...
С каждым днем боль постепенно утихала. Ел я регулярно и довольно обильно. Помимо стандартных порций в моем меню были контрабандные йогурты по литру в день, грубые хлебцы (доктор сказал есть клетчатку!) и даже немного шоколада. В общем, ни в чем себе не отказывал. Вот только в туалет я больше не ходил. Ставил свечки заживляющие – о боги, как это было больно! Также, была одна перевязка, в первые сутки, кажется – как оказалось, во мне с операции был приличных таких размеров марлевый тампон. Его поменяли один раз, больше не ставили.
На 3 день я немного запереживал. Стула не было. На утреннем обходе зав отделением сказал мне пить вазелиновое масло. Количество, правда, не сказал. Я запомнил.
1 апреля. Я дома. Стула нет. Становится уже не по себе. Во мне уже несколько килограмм еды. Ставлю кое-как клизму. Не помогает.
2 апреля. Среда. Стула нет. Паника. Уже чувствую тяжесть. Там явно пробка. Купил вазелиновое масло. По рекомендациям пару столовых ложек. Выпил, подождал пару часов. Ничего. Выпил всю банку (100мл). Ноль эмоций. При попытке сходить – чувство, что из тебя лезет еж размером с собаку. Кричу в туалете. Мне все равно. Холодная испарина. Несколько попыток в течение дня – никак. Это конец.
3 апреля. Четверг. Неделя с операции. Неделя, как я не хожу в туалет, причем ем 3-4 раза в день, как обычно. Пытаюсь влить в себя воду. Господи, я пытался пальцами достать из себя лишнее! В каком же я был отчаянии. Стою в ванне, лью на себя почти кипяток. Пытаюсь ставить клизму. Меня уже колотит, тужусь через боль. Мечусь между ванной и туалетом. Клизма – потуги. Клизма – потуги. Выходит только вода. Пробка на месте. Ставлю клизму и тужусь уже в ванной. Жена, прости меня! И тут меня прорвало. Это произошло мгновенно. Просто пронесся бронепоезд. Адская боль в течение секунды – и божественное облегчение... Я сполз по стеночке на бортик и сидел, беззвучно рыдая. На дне ванны лежал просто монстр. 20 с лишним сантиметров, спрессованных до плотности нейтронной звезды. В каком-то роде, это было даже прекрасно. Никогда такого не видел. Мне было уже все равно. Взял в руки и отнес свое исчадие в туалет и смыл без сожалений.
Дальше все было уже спокойно. Дорожка была проторена. Через месяц меня выписали, я вышел на работу, где меня вскорости уволили. Но это совсем другая история.
Показать полностью
Моделирование показывает возникновение джетов в результате слияния двойной нейтронной звезды с последующим образованием черной дыры
Снимок через 1,3 секунды после слияния двойной нейтронной звезды: плотность (контуры), магнитное поле и реактивный поток. Увеличенное изображение рядом с черной дырой.
Слияния нейтронных звезд — это не просто захватывающее космическое зрелище, но и настоящая мастерская для астрофизиков! Это события, где два очень плотных остатка звезд объединяются в мощный космический спектакль, и, как бы странно это ни звучало, здесь происходит столько всего, что современные науки только начинают постигать их сложность.
Сложно не представить, какие научные прорывы могли бы произойти, учитывая, что слияния нейтронных звезд порождают не только гравитационные волны, но и могут быть связаны с гамма-всплесками, самыми мощными взрывами во Вселенной. Но давайте разберемся по порядку!
Долгожданная симуляция от исследовательских гуру!
Недавнее исследование, проведенное командой из Института гравитационной физики Макса Планка, практику области теоретической физики Юкавы, университета Чиба и университета Тохо, представило самое длительное моделирование слияний бинарных нейтронных звезд на сегодняшний день. Эта работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, затрагивает подробно различные аспекты, включая магнитные поля, нейтрино и высокоплотную материю. Да, все это звучит довольно запутанно, но именно здесь начинается магия!
Исследователь Хаяши, первый автор статьи, уточняет, что их работа направлена на понимание динамики слияния. Это значит, что команда хочет не только увидеть сам момент слияния, но и предсказать, какие сигналы (гравитационные волны, электромагнитное излучение и нейтрино) мы можем получить от этого фантастического события.
Магнитная динамика и черные дыры
В их симуляции, которая длилась целых 1.5 секунды при помощи суперкомпьютера Фугаку, две нейтронные звезды с различными массами (1.25 и 1.65 солнечных масс) соединяются, чтобы затем сразу же сколлапсировав в черную дыру. Это, безусловно, зрелище, которое стоит наблюдать на небесах!
После слияния формируется аккреционный диск, который, как оказалось, действует словно космическая мельница, создающая сложные магнитные поля. Эти поля, в свою очередь, формируют так называемый магнетически управляемый поток.
Хаяши отмечает, что подобная система весьма перспективна: она может привести к возникновению гамма-всплесков, что делает ее еще более захватывающей для изучения астрофизиками.
Новые горизонты и будущие исследования!
Исследование, проведенное Хаяши и его командой, подчеркивает, насколько важны эти события для нашего понимания Вселенной. Но это только начало! Как они сами говорят, необходимо дальнейшее исследование, особенно в контексте электромагнитных выбросов и скорости ускорения потока.
Система уже демонстрирует скорость, близкую к 99.9% скорости света, но для полноты картины нужно больше данных!
В будущем исследователям предстоит задуматься о том, как эти открытия могут связать слияния нейтронных звезд с моделями, описывающими гамма-всплески, чтобы лучше понять, что же на самом деле происходит в этих космических катастрофах.
Заключение: По следам космических катастроф.
Слияния бинарных нейтронных звезд — это нечто особенное. Команда исследователей радостно открывает новые горизонты в понимании этих космических побрякушек. Кто знает, может быть, мы на пути к разгадке еще одной секрета Вселенной. А с каждым новым открытием становится все более очевидно: космос полон чудес, которые ждут своего часа!
Показать полностью
1
Нейтронная звезда и её джет
Есть ещё "белые карлики" их джеты более статичны
Процесс слияния нейтронных звезд: Астрономы исследуют влияние магнитных полей
Слияние нейтронных звезд представляют собой столкновения между нейтронными звездами, которые являются коллапсированными ядрами некогда массивных сверхгигантов. Эти слияния известны тем, что генерируют гравитационные волны — волны, несущие энергию, которые распространяются в гравитационном поле и возникают в результате ускорения или возмущения массивного тела.
Столкновения нейтронных звезд стали предметом многих исследований в области физики, поскольку более глубокое понимание этих событий может дать интересные сведения о том, как ведет себя материя при экстремальных плотностях. Поведение материи при крайне высоких плотностях в настоящее время описывается теоретической моделью, известной как уравнение состояния (EoS).
Недавние исследования в астрономии исследовали возможность того, что характеристики EoS, такие как фазовые переходы или кроссовер кварк-адрон, могут быть выведены из спектра гравитационных волн, наблюдаемых после слияния нейтронных звезд. Однако большинство из этих теоретических работ не учитывали влияние магнитных полей на этот спектр.
Исследователи из Университета Иллинойс в Урбана-Шампейн и Университета Валенсии недавно провели серию симуляций, направленных на лучшее понимание воздействия магнитных полей на колебательные частоты нейтронных звезд после их слияния. Их статья, опубликованная в Physical Review Letters, демонстрирует, что магнитные поля сами по себе могут также вызывать смещения частот, что делает интерпретацию наблюдений слияний нейтронных звезд более сложной, чем предполагалось ранее.
"Гравитационные волновые обсерватории следующего поколения, такие как Cosmic Explorer, смогут обнаруживать фактическое слияние двух нейтронных звезд в процессе формирования единого вращающегося компактного объекта и различные частоты колебаний, связанные с процессом слияния," — сообщил Антониос Цокарос, ведущий автор статьи, в интервью Phys.org.
"Эти частоты кодируют множество характеристик нейтронных звезд. Поэтому их правильная идентификация позволит нам понять многие еще неизвестные свойства этих необыкновенных объектов."
Нейтронные звезды обладают двумя основными характеристиками, которые еще не были полностью поняты и делают их увлекательными физическими лабораториями. Во-первых, они обладают уникальными термодинамическими свойствами, такими как те, что описываются EoS, в своем ядре. Благодаря этим свойствам всего лишь ложка материала нейтронной звезды весит столько же, сколько гора Эверест.
Другой ключевой характеристикой нейтронных звезд является их магнитное поле. Во время слияний нейтронных звезд это магнитное поле может достигать значений, более чем в миллиард раз превышающих самое большое магнитное поле, когда-либо созданное человеком.
«Наша работа стремится систематически понять влияние магнитного поля на колебательные частоты нейтронной звезды после слияния и прояснить различные конкурирующие эффекты», — заявил Цокарос. «Предыдущие исследования других авторов были чрезмерно оптимистичными в попытках определить термодинамические свойства в недрах нейтронных звезд, полностью игнорируя влияние, оказываемое их магнитным полем. В то же время мы явно демонстрируем, что такое упущение может ввести в заблуждение, и что магнитное поле должно быть учтено для правильной интерпретации наблюдений».
В рамках своего недавнего исследования Цокарос и его коллеги провели симуляции общей теории относительности и магнитной гидродинамики, чтобы изучить влияние магнитных полей на колебательные частоты нейтронных звезд после слияния. В этих симуляциях они использовали два уравнения состояния нейтронных звезд, две различные массы нейтронных звезд и три различных топологии магнитного поля.
«Магнитное поле усиливается до значительных значений во время слияния», — объяснил Джейми Бамбер, постдок, работающий с профессорами Цокаросом и Шапиро. «Наши симуляции показали, что сильное магнитное поле заставляет остаток от слияния колебаться и производить гравитационные волны на более высокой частоте. Это увеличение частоты может скрыть смещения частоты, происходящие из других источников, таких как изменение уравнения состояния, что делает интерпретацию возможных наблюдений более сложной, чем предполагалось ранее».
Профессор Мильтон Руис добавил: «Чтобы правильно оценить слияние в бинарных слияниях нейтронных звезд, необходимо учитывать влияние магнитного поля. Игнорирование этого фактора может привести к ошибочным выводам о физических свойствах системы».
В целом, это недавнее исследование предполагает, что влияние магнитных полей может усложнить интерпретацию данных о гравитационных волнах, возникающих в результате слияний нейтронных звезд. В своем будущем исследовании Цокарос и его коллеги планируют подтвердить свои недавние результаты, проведя дополнительные симуляции с еще более высоким разрешением, которые ранее были вычислительно непосильны.
«Одновременное обнаружение в 2017 году гравитационных волн LIGO и гамма-всплеска спутниками NASA из одного и того же космического источника стало первым случаем идентификации бинарного слияния нейтронных звезд», — отметил профессор Стюарт Л. Шапиро.
«Это стало прорывом в многосигнальной астрономии и вызвало симуляции в области релятивистской магнитной гидродинамики, подобные тем, что мы проводим в Университете Иллинойс. Тем не менее, многие характерные особенности этих симуляций будут обнаружены только следующими поколениями детекторов гравитационных волн, такими как Телескоп Эйнштейна и Cosmic Explorer, которые смогут зафиксировать высокие частоты, связанные со слиянием и постслиянием бинарных нейтронных звезд».
Показать полностью
1