Путешествие к центру нейтронной звезды

Путешествие к центру нейтронной звезды

Нейтронные звезды образуются из сверхгигантов. После смерти очень массивного светила его сердцевина схлопывается в невероятно плотную и горячую сферу. Давление в ней настолько велико, что материя сжимается на атомном уровне. Пустота между ядром и внешними частицами исчезает, а протоны и электроны сливаются, образуя нейтроны. В результате получается так называемая ядерная материя, одна чайная ложка которой весит миллионы тонн. Звезда, состоящая из столь необычного вещества, должна обладать невообразимыми свойствами. И это действительно так.

Теоретические расчеты говорят о том, что ядерная материя принимает здесь множество потрясающих форм. На поверхности нейтронной звезды, где давление не так велико, как внутри, плещется что-то вроде океана из жидкой плазмы. Мы привыкли называть этим термином горячий ионизированный газ, но это верно только для обычного вещества, атомы которого расположены на достаточной дистанции друг от друга. Здесь же ядерная материя и в самом деле должна представлять собой жидкость.

Сразу под этим океаном находится твердая кора, из-за чего нейтронные звезды в определенном смысле больше похожи на скалистые планеты вроде Земли, чем на другие светила Вселенной. Отличие лишь в том, что эта оболочка состоит из все той же ядерной материи. Если верить результатам многочисленных компьютерных симуляций, внутри коры и без того невероятно сжатые ядра атомов сближаются друг с другом настолько сильно, что образуют кристаллические структуры. Однако на данном этапе они все ещё сохраняют свою сферическую форму.

Но это привычное нам свойство начинает меняться, стоит заглянуть ещё чуть глубже в нейтронную звезду. На уровень ниже, в так называемой внутренней коре, благодаря дальнейшему росту давления ядра соприкасаются друг с другом. В обычном состоянии они отталкиваются электромагнитной силой, так как заряжены положительно. Однако в коре нейтронной звезды это взаимное отторжение преодолевается, после чего между частицами возникает «сильное ядерное взаимодействие», которое в привычном нам мире удерживает вместе составные частицы ядра атома.

Названная сила притягивает частицы друг к другу и деформирует получающуюся массу в субстанцию, которой не так давно было дано образное и весьма удачное наименование – «ядерная паста». При этом здесь имеется в виду именно кулинарное значение этого заимствованного русским языком существительного. «Макаронный» ассортимент меняет ипостаси по мере погружения вглубь нейтронной звезды. В верхнем слое внутренней коры ядра атомов лишь немного приплюснуты и похожи на клецки. В итальянской традиции этот продукт именуется «ньокки», и именно его в данном случае использовали ученые. Ниже ядра объединяются в длинные нити, напоминающие спагетти. Ещё глубже эти «волокна» сливаются в некое подобие листов и называются лазаньей. Затем интеграция сменяется разрушением. При дальнейшем увеличении плотности ядерная материя превращается в монолитную массу с трубчатыми пустотами – это уже «анти-спагетти». На последнем этапе этой фантастической эволюции продолговатые полости уступают место относительно сферическим. По аналогии с предыдущим наименованием эта фаза называется «анти-ньокки».

Три вида ядерной пасты
Три вида ядерной пасты

Однако самым странным внутри нейтронной звезды, по мнению исследователей соответствующего профиля, является даже не этот «макаронный ряд», а собственно ядро, на долю которого приходится чуть менее 90% диаметра интересующего нас космического тела. Ученые по сей день не могут сказать, что там находится. Согласно имеющимся теоретическим расчетам и компьютерным симуляциям, давление здесь настолько велико, что ядерный материал превращается в однородную жидкость, состоящую из нейтронов и протонов. Некоторые эксперты предполагают, что она является сверхтекучей, то есть не чувствует трения и ведет себя по «квантовым» законам, которые могут понять только гении рода человеческого.

Нейтронные звезды тусклы и их невероятно трудно разглядеть в глубинах космоса, однако астрономы приспособились изучать их, в том числе по гравитационным волнам. Иногда определенные выводы можно сделать и по так называемым «звездотрясениям» – сейсмическим событиям, характерным для этих небесных тел. И эта информация постепенно приводит к все более качественному пониманию того, что творится внутри этих удивительных космических объектов.

Вас также может заинтересовать

Оставить комментарий

Другие записи из раздела Космос