25 жовтня 2025 р.
Якого розміру може бути нейтронна зоря, перш ніж колапсувати в чорну діру?
Науковці встановили нове теоретичне співвідношення, що описує, якими компактними можуть стати нейтронні зорі — залишки масивних зірок, що стали надновими. Воно дає змогу перевірити властивості ядерної фізики в дуже екстремальних умовах.
Нейтронна зоря, ядро масивної зірки, що зазнало колапсу (стиснення), — це невеликий, але неймовірно щільний об’єкт, який у невеликому об’ємі містить майже втричі більшу масу, ніж Сонце. Теоретичні моделі передбачають, що нейтронні зорі мають діаметр близько 20 км, але їхній точний радіус досі точно встановити не вдавалося.
Адаптація рисунка з сайту https://www.skyatnightmagazine.com/space-science/neutron-star.
Є кілька причин, чому важко визначити радіус нейтронної зорі. Головна з них в тому, що фізики називають рівнянням стану. Воно описує густину і тиск усередині нейтронної зорі. За цими параметрами можна точно обчислити радіус та інші її властивості. Але умови всередині нейтронної зорі такі екстремальні (ложка речовини такої зорі може важити мільярди тонн), що ядерна фізика не може їх пояснити. Тому замість одного рівняння стану для нейтронних зір існує цілий ряд можливих рівнянь стану, по одному для кожної моделі, що описує можливі умови всередині нейтронної зірки.
Тепер науковці Франкфуртського університету на основі аналізу великої кількості рівнянь стану для нейтронних зір максимальної маси (згідно із загальною теорією відносності для кожного рівняння стану існує максимально допустима маса) виявили — існує верхня межа компактності нейтронної зорі. А найважливіше те, що співвідношення між масою такої зорі та її радіусом завжди менше за 1/3.
Таке співвідношення справедливе для всіх рівнянь стану незалежно від максимальної маси зорі. На перше око це є дивним. Інтуїтивно можна вважати, що наймасивніші нейтронні зорі будуть найкомпактнішими, оскільки вони матимуть сильнішу гравітацію, яка намагатиметься змусити їх стискатися. Натомість екзотична ядерна фізика, що діє всередині нейтронних зір, здається, «ігнорує» таке уявлення.
Науковці зазначили, що «оскільки ми встановлюємо верхню межу компактності, ми можемо встановити нижню межу радіуса». «Як тільки ми виміряємо масу нейтронної зорі, ми можемо сказати, що її радіус має бути утричі більшим за її масу».
Варто відмітити, що цей результат є суто теоретичним. Щоб його підтвердити, треба точно визначити розміри нейтронних зір зі спостережень.
За інф. з сайту www.space.com
