«Горы» на поверхности нейтронных звезд оказались не выше миллиметра

Нейтронные звезды — самые плотные объекты во Вселенной после черных дыр. При массе, сравнимой с Солнцем, они могут иметь диаметр лишь в пару десятков километров — это «звезды размером с город». Благодаря такой плотности гравитационные поля нейтронных звезд невероятно сильны и даже экстремальны. Быстро вращаясь, они могут вовлекать за собой окружающие области пространства-времени — правда, для этого их форма должна быть хоть слегка несовершенна.

В самом деле, под действием собственного притяжения нейтронная звезда должна иметь ровную сферическую форму. Ее поверхность упруга и подвижна, и на ней могут подниматься «горы», больше похожие на бугорки. Считается, что их высота способна достигать миллионных долей от радиуса сферы; для средней нейтронной звезды это максимум 10 сантиметров. Однако такая оценка оказалась сильным преувеличением. Новые расчеты, проведенные британскими астрофизиками, показали, что высота «гор» на нейтронных звезд составляет максимум миллиметр.

Такие результаты Фабиан Гиттинс (Fabian Gittins) и его коллеги из Саутгемптонского университета представили на встрече National Astronomy Meeting 2021. Подробности работы изложены в статье, доступной в онлайн-библиотеке препринтов arXiv.org. «В последние десятилетия возник интерес к вопросу, насколько высокими могут вырастать эти горы, прежде чем кора нейтронной звезды разорвется и не сможет больше их поддерживать», — говорит Гиттинс.

Прежние расчеты исходили из того, что упругая кора находится под равномерным высоким механическим напряжением и может с одинаковой вероятностью разорваться в любом участке. Теперь же ученые использовали новую, уточненную модель нейтронной звезды, которая более реалистично описывает взаимодействия между ее жидкими недрами, эластичной корой и тонкой атмосферой. Это позволило точнее предсказать поведение коры и возникновение разрывов.

Оказалось, появляются они гораздо раньше, чем считалось до сих пор, и «горы» нейтронных звезд успевают подняться максимум на миллиметр высоты. Эти экстремальные объекты имеют почти идеальные ровную поверхность и сферическую форму.