Исследователи подсчитали, что нейтронные звезды - сверхкомпактные тела, образованные коллапсирующими массивными звездами, имеют удивительно регулярную (гладкую) поверхность из-за их экстремальной гравитации. Более того, они утверждают, что отклонения по высоте составляют не более 0,1 миллиметра.
Нейтронные звезды, состоящие в основном из нейтронов, удерживаемых вместе гравитационными силами, являются одними из самых плотных известных объектов во Вселенной... Они представляют собой остатки некоторых массивных звезд, которые после распада превратились в сверхновые. Их масса может в два раза превышать массу Солнца, при этом они сосредоточены в диаметре всего в несколько десятков километров (от 10 до 40 км). Согласно новому исследованию, интенсивное гравитационное притяжение нейтронных звезд делает их поверхность - тонкую корку из водорода и гелия - удивительно гладкой, хотя на ней могут быть небольшие деформации (неровности), возникающие в результате активности звезды.
Новое моделирование, проведенное исследователями из Университета Саутгемптона (Великобритания), показало, что эти деформации, вероятно, как минимум в 100 раз меньше, чем считалось ранее.
"Нейтронные звезды - невероятно сферические объекты", — говорит ведущий автор исследования Фабиан Гиттинс из Саутгемптонского университета. "Это действительно поразительно". Гиттинс и его коллеги математически смоделировали различные силы, действующие на нейтронные звезды, и обнаружили, что любое отклонение от поверхности может достигать только 0,1 миллиметра в высоту, прежде чем кора разрушится. Подробности исследования уже опубликованы на сервере arXiv.
В частности, исследователи продемонстрировали, что эти вариации зависят от уравнения состояния, рассматривая ряд моделей, полученных из теории киральных эффективных полей (включая гравитационные и электромагнитные поля). По их словам, самые большие изменения в высоте в значительной степени зависят как от механизма, который их порождает, так и от уравнения состояния ядерной материи внутри звезды.
"Мы обнаружили, что ряд предположений был неверным", — объясняет Гиттинс. "Предыдущие работы заставляли звезды принимать форму, которая физически невозможна".
Команда обнаружила, что причиной деформаций может быть охлаждение звезды, изменение скорости ее вращения или аккреция вещества от другой звезды. До сих пор астрономы полагали, что вариации поверхности нейтронной звезды могут исказить пространство-время настолько, чтобы вызвать гравитационные волны, которые мы могли бы обнаружить, но эта последняя работа предполагает, что их может быть гораздо труднее обнаружить, чем ожидалось.
"Мы могли бы сделать это только с помощью детекторов гравитационных волн третьего поколения», например, предложенного в Европе подземного телескопа Эйнштейна", — говорит Гиттинс.