Нейтронные звезды — это удивительные космические объекты, которые образуются, когда массивная звезда достигает конца своей жизни и переживает взрыв сверхновой. После этого взрыва оставшееся ядро сжимается до экстремальной плотности, образуя плотный, компактный объект — нейтронную звезду. Большинство нейтронных звезд имеют массу в 1,4-2 раза больше массы Солнца, но астрофизиков интригует вопрос, могут ли существовать нейтронные звезды с массой меньше, чем у белого карлика, другого типа мертвой звезды. Хотя это кажется нелогичным, последние исследования показывают, что эта гипотеза может быть более правдоподобной, чем считалось ранее.
Что такое нейтронная звезда и как она образуется?
Нейтронная звезда — это плотный остаток массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Такие звезды состоят в основном из нейтронов — субатомных частиц, которые стабильны внутри звезды, но нестабильны снаружи. Нейтронная звезда невероятно плотная: ложка ее вещества весила бы на Земле около 400 миллионов тонн.
Типичная масса нейтронных звезд колеблется между 1,4 и 2 солнечными массами, что обусловлено процессами формирования этих объектов. Если масса звезды меньше массы Солнца в 1,4 раза, она, как правило, становится белым карликом, а не нейтронной звездой. Белый карлик — это мертвая звезда, которая не имеет достаточной массы для превращения в нейтронную звезду и остается стабильной благодаря давлению электронов. Предел Чандрасекхара, установленный на уровне около 1,4 солнечной массы, определяет максимальную массу белого карлика, прежде чем он подвергнется гравитационному коллапсу. Однако за пределами этой массы давление электронов уже недостаточно для поддержания звезды, и она превращается в нейтронную звезду или, если ее масса еще больше, в черную дыру.
Теория маломассивной нейтронной звезды
Нейтронные звезды образуются, когда звезда коллапсирует в сверхновую — катаклизмическое событие. При взрыве сверхновой выделяется огромное количество энергии, которая в некоторых случаях может сжать ядро оставшейся звезды в нейтронную звезду. Однако возможно, что ядра некоторых сверхновых легче минимальной массы, которая обычно ожидается для формирования нейтронной звезды.
Вопрос в том, могут ли эти ядра быть стабильными в виде нейтронных звезд, несмотря на то что их масса меньше массы белого карлика. Этот сценарий зависит от уравнения состояния, управляющего веществом нейтронных звезд, известного как уравнение Толмана-Оппенгеймера-Волкова (TOV). Это сложное уравнение описывает, как материя внутри нейтронной звезды удерживается вместе гравитационными и ядерными силами.
Согласно уравнению TOV, масса нейтронной звезды теоретически может опускаться примерно до 1,1 солнечной массы, а в некоторых экстремальных случаях, как показывают исследования, нижний предел может составлять даже 0,4 солнечной массы. Однако эта гипотеза остается предметом споров в научном сообществе, поскольку стабильность нейтронной материи при таких низких массах пока не очень хорошо изучена.
Поиск маломассивных нейтронных звезд и текущие открытия
Чтобы проверить эту гипотезу, астрофизики обращаются к гравитационно-волновым обсерваториям, таким как Virgo и LIGO. Эти самые современные приборы способны обнаружить гравитационные волны — пульсации в пространстве-времени, вызванные бурными событиями во Вселенной, такими как слияние нейтронных звезд или черных дыр. Во время таких слияний испускаются гравитационные «стрекотания», которые могут быть зафиксированы этими обсерваториями.
В недавнем исследовании была предпринята попытка обнаружить сигналы от слияний между маломассивными нейтронными звездами путем моделирования приливной деформации этих звезд во время слияния. Однако, хотя исследование не нашло прямых доказательств существования маломассивных нейтронных звезд, оно наложило ограничения на их существование. В частности, исследователи установили, что существует не более 2 000 наблюдаемых слияний с участием нейтронной звезды массой менее 0,7 солнечной массы. Это открытие не доказывает, что таких звезд не существует, но помогает уточнить теоретические ограничения на их массу.
Эти исследования пока находятся на предварительной стадии, но гравитационно-волновая астрономия продолжает прогрессировать. По мере совершенствования детекторов в ближайшие годы возможно, что маломассивные нейтронные звезды наконец будут наблюдаться или будет доказано, что они просто не могут существовать.
Читайте все последние новости астрофизики на New-Science.ru
