Новое моделирование нейтронных звезд предполагает, что они могут быть не такими гладкими, как предсказывалось. Это колебание может генерировать гравитационные волны, распространяющиеся в космос, и может быть обнаружено здесь, на Земле ...
Нейтронные звезды являются остатками массивных звезд после того, как они взорвались как сверхновые. Плотное ядро остается позади, быстро вращаясь и состоит только из нейтронов. Они имеют огромные гравитационные поля и, как полагают, имеют такую же массу, как и наше Солнце, но имеют размеры всего в 20 километров. Поскольку они сохраняют момент импульса своего массивного солнечного предшественника, поскольку они настолько малы, ожидается, что они будут вращаться сотни раз в секунду.
Но как можно обнаружить эти странные объекты? Ну, во-первых, их можно рассматривать как высокоизлучающие пульсары (или, возможно, «магнитары»), излучающие пучок излучения мимо Земли, когда они вращаются, как маяк, пучки фотонов высокой энергии, испускаемые полюсами нейтронной звезды. Но как насчет их влияния на пространство-время? Могут ли эти массивные тела создавать гравитационные волны? (Примечание: гравитационная волна - совершенно отличное существо от атмосферной "гравитационной волны".)
Чтобы представить сцену: представьте себе, что вы вращаете совершенно сферический шар в бассейне. Если шар идеально неподвижен (не качается вверх и вниз и не дрейфует), а только вращается вокруг своей оси, в бассейне не будет видно ряби. Поэтому любой прибор, измеряющий пульсации в бассейне, не обнаружит наличие вращающегося шарика. Теперь вращайте в бассейне не сферический объект (например, мяч для регби или американский футбол). Когда этот объект вращается, неровности на поверхности (то есть заостренные концы) будут вызывать волну при каждом обороте нерегулярного объекта. Пульсирующий инструмент обнаружит присутствие мяча в бассейне.
Это проблема, стоящая перед учеными, пытающимися обнаружить гравитационные волны от нейтронных звезд. Если они являются гладкими объектами (возможно, сферическими или слегка сплюснутыми из-за вращения), они не могут создавать пульсации в пространстве-времени и поэтому не могут быть обнаружены. Если, с другой стороны, они представляют собой вращающиеся тела неправильной формы, с неоднородностями (комками или «горами») на поверхности, могут возникать гравитационные волны. Кусок будет сметать колебания в пространстве-времени при каждом обороте. Это хорошо, но нейтронные звезды комковаты?
Что ж, перспективы не очень хорошие. Пространственно-временные «пульсирующие» детекторы, предназначенные для наблюдения гравитационных волн, до сих пор не обнаружили никаких признаков этих быстро вращающихся нейтронных звезд. Это может означать, что используемая нами технология недостаточно чувствительна для обнаружения гравитационных волн или что нейтронные звезды естественным образом гладкие и не могут в первую очередь создавать гравитационные волны.
Матиас Вигелиус и Эндрю Мелатос, исследователи из Мельбурнского университета в Австралии, полагают, что у них есть новая надежда на то, что некоторые типы нейтронных звезд могут быть обнаружены, поскольку они являются естественно комковатыми. Используя новую технику компьютерного моделирования, пара считает, что даже небольшое изменение поверхности нейтронной звезды приведет к обнаружению гравитационных волн. Но как образуются эти комочки? Зачастую звезды эволюционируют как часть двойной системы (то есть двух звезд, вращающихся вокруг общего центра тяжести), и если одна из них умирает как сверхновая, оставляя нейтронную звезду позади, интенсивное гравитационное поле лишит свою звезду-компаньон газов. По мере того как газ направляется в нейтронную звезду, интенсивное магнитное поле будет оказывать структурную поддержку поступающему газу, создавая электронно-протонную смесь перегретой плазмы, находящейся на поверхности нейтронной звезды. Комки, образовавшиеся на магнитных полюсах нейтронной звезды, будут долгоживущим элементом, охватывающим звезду каждый раз, когда она вращается. Вигелиус и Мелатос считают, что такие детекторы, как лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), могут обнаружить эту характерную сигнатуру нейтронной звезды неправильной формы…. во время.
Пока что эти «кусковые» нейтронные звезды не были обнаружены, но благодаря продолжительному наблюдению (время экспозиции) можно надеяться, что наземные обсерватории гравитационных волн могут в конечном итоге получить сигнал.
Источник: РАН, Новый Ученый
