Физики предсказывают, что нейтронные звезды могут быть больше, чем предполагалось ранее

Эта нейтронная звезда — самое плотное небесное тело, которое могут наблюдать астрономы, с массой примерно в 1,4 раза больше Солнца. Однако об этих впечатляющих объектах до сих пор мало что известно.

Составное изображение сверхновой 1E0102.2-7219 содержит рентгеновские лучи от Чандры (синий и фиолетовый), данные в видимом свете от прибора MUSE VLT (ярко-красный) и дополнительные данные от Хаббла (темно-красный и зеленый). В ее центре находится нейтронная звезда, сверхплотное ядро ​​массивной звезды, которая коллапсирует и подвергается взрыву сверхновой. Фото любезно предоставлено НАСА.

Теперь исследователь из Университета штата Флорида опубликовал статью в Письма с физическими проверками утверждая, что новые измерения, связанные с нейтронной оболочкой ядра свинца, могут потребовать от ученых переосмысления теорий относительно общего размера нейтронных звезд.

Короче говоря, нейтронные звезды могут быть больше, чем предсказывали ученые.

«Размер этой кожи и то, как она простирается дальше, коррелируют с размером нейтронной звезды», — сказал Хорхе Пекаревич, профессор физики Роберта О. Лоутона.

Пекаревич и его коллеги подсчитали, что новое измерение толщины нейтронной оболочки свинца предполагает радиус от 13,25 до 14,25 км для средней нейтронной звезды. Основываясь на более ранних экспериментах с нейтронной оболочкой, другие теории полагают, что средний размер нейтронных звезд составляет от 10 до 12 километров.

Работа Пекаревича дополняет изучение, также опубликованный в Physical Review Letters физиками с помощью эксперимента с радиусом свинца (PREX) в Национальном ускорительном комплексе Томаса Джефферсона. Команда PREX провела эксперименты, которые позволили им измерить толщину нейтронной оболочки ядра свинца на уровне 0,28 фемтометра, или 0,28 триллионных долей миллиметра.

Ядро атома состоит из нейтронов и протонов. Если нейтронов больше, чем протонов в ядре, лишние нейтроны образуют слой вокруг центра ядра. Этот слой чистых нейтронов называется кожей.

Именно толщина этой оболочки очаровала физиков-экспериментаторов и физиков-теоретиков, потому что она может пролить свет на общий размер и структуру нейтронной звезды. И хотя эксперимент проводился на свинце, физика применима к нейтронным звездам — ​​объектам, которые в квинтиллион (или триллион миллионов) раз больше ядра атома.

«Нет никакого эксперимента, который мы могли бы провести в лаборатории, чтобы исследовать структуру нейтронной звезды», — сказал Пекаревич, который использовал результаты, сообщенные командой PREX, для расчета новых общих измерений нейтронных звезд.

«Нейтронная звезда — настолько экзотический объект, что нам не удалось воссоздать его в лаборатории. Поэтому все, что можно сделать в лаборатории, чтобы ограничить или проинформировать нас о свойствах нейтронной звезды, очень полезно ».

Новые результаты команды PREX были больше, чем предыдущие эксперименты, что, конечно, влияет на общую теорию и расчеты, связанные с нейтронными звездами. Пекаревич сказал, что еще предстоит проделать большую работу по этому вопросу, и новые достижения в области технологий постоянно добавляют ученым понимание космоса.

«Это раздвигает границы знаний», — сказал он. «Мы все хотим знать, откуда мы пришли, из чего состоит Вселенная и какова окончательная судьба Вселенной».