Нейтронные звезды представляют собой остатки древних звезд, которые пережили взрыв и последующий гравитационный коллапс. Коллизии или слияния нейтронных звезд — редкие явления, способные значительно искажать пространство-время, вызывая гравитационные волны, которые можно зафиксировать на Земле на расстоянии сотен миллионов световых лет.
Исследователи из Хельсинкского университета вместе с коллегами достигли значительного прогресса в понимании этих явлений, установив объемную вязкость плотной кварковой материи, возникающей при столкновении нейтронных звезд. Это открытие помогает глубже понять поведение материи нейтронных звезд при их слияниях и может оказать помощь в интерпретации будущих данных о гравитационных волнах.
Во время слияния нейтронные звезды быстро меняют форму и температуру, что приводит к изменению состояния материи в их недрах. При столкновении может образоваться кварковая материя, где элементарные частицы, такие как кварки и глюоны, которые обычно заключены в протонах и нейтронах, освобождаются и начинают свободно перемещаться.
Объемная вязкость — важнейший аспект исследования столкновений нейтронных звезд, который показывает, как сильно взаимодействия частиц сопротивляются текучести системы. Учёные использовали две разные теоретические подходы — теорию струн и теорию возмущений — для определения объемной вязкости кварковой материи. Оба метода привели к сходным результатам, подтверждая, что объемная вязкость в кварковой материи достигает пика при значительно более низких температурах по сравнению с ядерной материей.
«Эти данные дают нам возможность лучше понять поведение материи нейтронных звёзд при их слияниях. Наши результаты также могут помочь в интерпретации будущих наблюдений. Например, мы могли бы искать вязкие эффекты в данных о гравитационных волнах, и их отсутствие могло бы свидетельствовать о возникновении кварковой материи при столкновениях нейтронных звёзд,» — поясняет научный сотрудник Академии Ристо Паателайнен из Хельсинкского университета.
Профессор Алекси Вуоринен из Хельсинкского университета отмечает, что теоретическое описание столкновений нейтронных звезд представляет собой сложную задачу, так как традиционные теоретические подходы часто оказываются недостаточными для описания этих экстремальных, зависящих от времени систем. Однако понимание объемной вязкости кварковой материи стало значимым прогрессом в этом направлении.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Источник: iXBT
