Космическая «ядерная паста» вновь поражает ученых.

0
7

Корка нейтронных звезд, космических братьев черных дыр, образует странную разновидность вещества, известную как «ядерная паста».

Художественное представление нейтронной звезды. Необычная форма вещества под названием ядерная паста, может храниться между поверхностной коркой ядром нейтронной звезды.Художественное представление нейтронной звезды. Необычная форма вещества под названием ядерная паста, может храниться между поверхностной коркой ядром нейтронной звезды.Теперь ученые обнаружили, что ядерная паста может оказаться еще более странной, чем считалось ранее, формируя дефекты, которые соединяют элементарные частицы в сложные и беспорядочные структуры. Сложная ядерная паста способна, в конечном итоге, гасить мощные магнитные поля, генерируемые нейтронными звездами.

Нейтронная звезда, подобно черной дыре, являет собой остаток звезды, умершей в ходе катастрофической вспышки (сверхновая). Такие звезды отличаются небольшими размерами (средний диаметр – около 19 километров), но их плотность столь высока, что масса объекта может равняться массе Солнца. Частица нейтронной звезды размером с кусочек сахара может весить до сотни миллионов тонн. 

В основании корки нейтронных звезд атомные ядра располагаются друг к другу столь близко, что смесь протонов и нейтронов действительно начинает напоминать пасту. Иногда ядерная паста принимает форму нитей, напоминая спагетти, плоских листов или спирали.

Концепция ядерной пасты была представлена учеными несколько лет назад. В 2013 году исследователи получили экспериментальные доказательства существования этой странной формы вещества.

Предыдущие исследования допускали, что ядерная паста негативно влияет на тепло- и электропроводность нейтронных звезд. Это, в свою очередь, заставляет магнитное поле звезды рассеиваться намного быстрее, чем ожидалось. При более слабом магнитном поле нейтронная звезда будет излучать в космическое пространство меньше энергии, продолжая, таким образом, собственный период вращения. Ученые недавно обнаружили небольшое количество медленно вращающихся нейтронных звезд, что и говорит в пользу существования ядерной пасты.

Как бы то ни было, предыдущий анализ качеств нового состояния вещества наводил на мысль, что ядерная паста принимает самую простую форму. Теперь же ученые высказываются в пользу более сложных ее видоизменений.

Поскольку на Земле нет возможностей для создания вещества нейтронной звезды, ученые (университет Индианы, Блумингтон) в своей работе полагались на компьютерные симуляции, где было задействовано 410000 нуклонов, то есть протонов и нейтронов. Оказалось, что плоские листы ядерной пасты могут формировать длительные дефекты, напоминающие по форме штопор, что уже противоречит представлениям о правильных структурах в данном состоянии вещества.

Такие «уродливые» частицы ядерной пасты могут делать нейтронные звезды еще менее проводящими тепло и электрику. Это во многом объясняет спектр излучения звездной системы MXB 1659-29, где была обнаружена нейтронная звезда.

Наблюдения, проводимые с помощью рентгеновских телескопов, могут обеспечить исследователей информацией о слоях пасты на глубине до километра. На основании таких результатов можно судить о ее тепло- и электропроводимости. Существование сложной и неупорядоченной ядерной пасты определяет судьбу магнитного поля нейтронных звезд, которое может быть мощнее земного в триллион раз. Если проводимость имеет низкое значение, электрические потоки, поддерживающие поле, будут рассеиваться всего за миллион лет.

Отчет об исследовании готовится к публикации в журнале «Записки Физического Обзора» (Physical Review Letters).