Слияния нейтронных звезд прольют свет на природу кварковой материи
За последнее десятилетие нейтронные звезды и их слияния стали для физиков главной «лабораторией» для изучения взаимодействий в плотной кварковой материи. Ученые довольно далеко продвинулись в понимании процессов внутри самих нейтронных звезд. Но что происходит с материей, когда такие звезды сливаются? Ученые нашли способ это смоделировать.
Нейтронные звезды — массивные и компактные остатки старых звезд, которые образуются после вспышки сверхновой. В двойных звездах порой оба светила превращаются в нейтронные звезды. Иногда их остатки сближаются и сливаются, создавая мощные гравитационные волны. От близкого гравитационного взаимодействия друг с другом звезды нагреваются, форма их искривляется, материя внутри сжимается еще больше. В таких экстремальных условиях протоны и нейтроны распадаются, образуя кварковую материю. Кстати, по расчетам, с вероятностью 80-90 процентов такая материя есть и внутри «спокойных» нейтронных звезд. И пока исследователи не понимают, как работать с этой материей даже в рамках теоретических расчетов.
Астрофизикам важно понимать, как ведет себя кварковая материя на последнем этапе слияния двух нейтронных звезд, чтобы правильно расшифровывать гравитационные волны от таких событий.
«Для теоретиков описание слияний нейтронных звезд — крайне сложная задача, потому что, исходя из опыта, все традиционные теоретические методы так или иначе ломаются в этих экстремальных, зависящих от времени системах», — объяснил профессор Алекси Вуоринен (Aleksi Vuorinen) из Хельсинкского университета (Финляндия).
Чтобы расшифровать гравитационные волны, нужны точные модели слияний нейтронных звезд. Для создания этих моделей необходимы формулы диссипации (рассеяния) и распределения энергии в материи нейтронной звезды в таких экстремальных условиях. Их главный коэффициент — объемная вязкость, описывающая потери энергии в системе, плотность в которой регулярно меняется, то есть материя в ней сжимается и разжимается. Именно это происходит с кварковой материей внутри близко кружащихся нейтронных звезд.
Объемная вязкость кварковой материи сильно зависит от взаимодействий между кварками. Тем не менее разброс значений тут меньше, чем между кварковой и ядерной материей. Значит, по объемной вязкости можно выявлять образование кварковой материи в слияниях нейтронных звезд.
В новой работе, опубликованной в Physical Review Letters, ученые вывели объемную вязкость кварковой материи по двум теориям: голографической дуальности и теории возмущений. В первой метод не позволяет напрямую описать кварковую материю, зато он работает на модели с почти теми же свойствами. Вторая теория как раз работает с кварковой материей, но только когда та находится в еще более плотном состоянии, чем в нейтронных звездах.
Авторы работы определили термодинамический отклик кварковой материи на изменения в соотношениях ароматов кварков. Оказалось, что внутри нейтронных звезд (в диапазоне их температур и плотностей) именно взаимодействия и изменения ароматов кварков определяют зависимость кварковой материи от температуры. По этим теоретическим расчетам исследователи вывели формулу объемной вязкости для кварковой материи.
Важно, что две рассмотренные учеными теории дали схожие формулы. Так удалось подтвердить, что пик объемной вязкости кварковой материи происходит при более низких температурах, чем у ядерной материи. Полученные формулы позволят создать точные модели слияния нейтронных звезд.
«Также эти выводы помогут интерпретировать результаты наблюдений. Мы можем, к примеру, найти эффекты вязкости в будущих данных по гравитационным волнам, и их отсутствие покажет нам, что в слиянии нейтронных звезд образовалась кварковая материя», — объяснил Нико Джокело, один из авторов новой работы.
Telegram 
Дзен 
VK Стартовое окно для крупнейшей ракеты в земной истории откроется 22 мая, в 01:30 ночи по московскому времени. Прямая трансляция начнется примерно за час до запуска. Вероятность переноса по причине погоды довольно велика, и все же крайне важный для современной космонавтики пуск может состояться этой ночью.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Новое исследование, проведенное на большой выборке взрослых жителей США, показало, что чем больше в рационе питания продуктов с высоким содержанием фолатов, магния, селена и клетчатки, тем ниже риск депрессии, и наоборот.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Во всем мире во всех человеческих культурах около 90% людей пользуются преимущественно правой рукой. Такое поразительное единство практически всего человечества не имеет аналогов среди приматов и до сих пор остается эволюционной загадкой. Ученые проанализировали данные о более чем двух тысячах человекообразных обезьянах и выяснили, когда и почему праворукость стала популяционной тенденцией.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Астроциты — клетки, которые долго считались лишь «помощниками» нейронов — оказались частью скрытой системы связи в мозге. Они, как показали результаты нового исследования, формируют собственные протяженные сети, соединяющие разные части головного мозга. Это открытие меняет представление о том, как мозг координирует свою работу, адаптируется к новым условиям и восстанавливается после повреждений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии