«Горы» нейтронных звезд могут вызвать рябь в пространстве-времени

Фото из открытых источников

Сколлапсировавшие мертвые звезды, известные как нейтронные звезды, в триллион раз плотнее свинца, и особенности их поверхности в значительной степени неизвестны. Ядерные теоретики исследовали механизмы горообразования, действующие на лунах и планетах нашей солнечной системы. Некоторые из этих механизмов предполагают, что нейтронные звезды, вероятно, имеют горы.

«Горы» нейтронных звезд были бы намного массивнее любых других на Земле — настолько массивными, что гравитация только этих гор могла бы вызывать небольшие колебания или рябь в ткани пространства и времени.

Горы, или неосесимметричные деформации вращающихся нейтронных звезд, эффективно излучают гравитационные волны. В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, ядерные теоретики из Университета Индианы рассматривают аналогии между горами нейтронных звезд и поверхностными особенностями тел Солнечной системы.

И нейтронные звезды, и некоторые луны, такие как Европа (луна Юпитера) или Энцелад (луна Сатурна), имеют тонкую кору над глубокими океанами, в то время как у Меркурия тонкая кора над большим металлическим ядром. Тонкие листы могут сморщиваться универсальными способами. У Европы линейные черты, у Энцелада — тигриные полосы, а у Меркурия — изогнутые, ступенчатые структуры.

Нейтронные звезды с горами могут иметь аналогичные типы поверхностных особенностей, которые можно обнаружить, наблюдая непрерывные сигналы гравитационных волн. Внутреннее ядро Земли анизотропно, его модуль сдвига зависит от направления.

Если материал коры нейтронной звезды также анизотропен, то возникнет гороподобная деформация, и ее высота будет увеличиваться по мере того, как звезда вращается быстрее. Такая особенность поверхности могла бы объяснить максимальный спин, наблюдаемый для нейтронных звезд, и возможную минимальную деформацию радиоизлучающих нейтронных звезд, известных как миллисекундные пульсары.

Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) сейчас ищет рябь, которую могли бы создать эти горы. Это исследование будет направлять поиски колебаний в пространстве-времени, известных как непрерывные гравитационные волны. Эти волны настолько слабы, что их можно обнаружить только с помощью очень подробных и чувствительных поисков, которые тщательно настроены на прогнозируемые частоты и другие свойства сигнала.

Первые обнаружения непрерывных гравитационных волн откроют новое окно во вселенную и предоставят уникальную информацию о нейтронных звездах, самых плотных объектах, за исключением черных дыр. Эти сигналы также могут обеспечить чувствительные тесты фундаментальных законов природы.