«Продолжительное затухание»: инновационный метод исследования экстремальной материи нейтронных звёзд с помощью гравитационных волн

Исследователи из Университета Гёте во Франкфурте разработали новую методику изучения внутренней структуры нейтронных звёзд посредством гравитационных волн. Итоги их работы значительно углубят наше понимание материи в условиях крайних параметров.

Нейтронные звёзды, обладая массой, превышающей массу всей Солнечной системы, но сжатыми до размеров сферы диаметром всего в десяток километров, долгое время оставались загадкой для астрофизиков. Тем не менее, их внутренние условия делают состав и строение этих объектов крайне неопределёнными.

Коллектив учёных под началом профессора Лучано Реццоллы обнаружил, что при слиянии двух нейтронных звёзд образуется массивный быстродействующий объект, испускающий гравитационные волны в узком частотном диапазоне. Этот сигнал, названный «долгим затуханием», содержит ключевые сведения об уравнении состояния ядерной материи, которое описывает поведение вещества при экстремально высоких плотностях и давлениях.

«Как и камертон, когда его изготавливают из различных материалов, издает разные ноты, остатки слияния, подчиняющиеся разным уравнениям состояния, будут затухать на различных частотах. Наблюдение за этим сигналом способно раскрыть тайны строения нейтронных звёзд», – поясняет профессор Реццолла.

ПРИСПОСОБЛЯЯ симуляции слияния нейтронных звёзд с тщательно подобранными уравнениями состояния, учёные обнаружили, что исследование долгого затухания позволяет существенно уменьшить неопределённости в уравнении состояния при крайне высоких плотностях, где в настоящий момент отсутствуют прямые рамки.

Хотя текущие детекторы гравитационных волн пока не смогли зафиксировать сигнал после слияния, специалисты настроены оптимистично. Детекторы следующего поколения, в частности, телескоп «Эйнштейн», который начнёт функционировать в Европе в ближайшем десятилетии, вероятно, позволят осуществить долгожданное открытие. Когда это произойдёт, долгое затухание станет мощным инструментом для исследования внутренней структуры нейтронных звёзд и разгадывания тайн материи в её экстраординарных состояниях.

Источник: iXBT