Загадки нейтронных звёзд: новое понимание слияний и кварковой материи

Нейтронные звёзды представляют собой остатки массивных звёзд, переживших мощные взрывы и последующий гравитационный коллапс. Слияния этих звёзд — редчайшие явления, которые способны нарушать ткань пространства-времени и создавать гравитационные волны, достичь которых возможно даже на расстоянии сотен миллионов световых лет от источника.

Исследователи из Хельсинкского университета при сотрудничестве с коллегами достигли значительных успехов в изучении данных процессов. Они определили объёмную вязкость плотной кварковой материи, формирующейся во время столкновения нейтронных звёзд. Это открытие предоставляет новые сведения о поведении вещества в процессе двойных слияний и способствует интерпретации будущих наблюдений гравитационных волн.

Процесс слияния нейтронных звёзд вызывает резкие изменения в их форме и температуре, что приводит к изменению состояния материи внутри. Это также может привести к образованию кварковой материи, где свободно движутся элементарные частицы кварки и глюоны, обычно сосредоточенные в протонах и нейтронах.

Объёмная вязкость — ключевой параметр в изучении столкновений таких звёзд. Она описывает степень сопротивления взаимодействий частиц во время их движения в системе. Ученые применили два различных теоретических подхода — теорию струн и теорию возмущений — для определения объёмной вязкости кварковой материи. Результаты обоих методов оказались достаточно схожи, что подтверждает предположение о том, что эта вязкость достигает своего максимума при значительно более низких температурах по сравнению с ядерной материей.

Профессор Алекси Вуоринен из Хельсинкского университета отмечает, что описывать столкновения нейтронных звёзд крайне сложно для теоретиков, поскольку традиционные инструменты, как правило, не подходят для анализа таких экстремальных и динамичных систем. Тем не менее, новое понимание объёмной вязкости кварковой материи стало важным шагом в исследовании этих удивительных событий.

Данное исследование было опубликовано в научном журнале Physical Review Letters.