Слияние нейтронных звезд

Теория: Рябь в пространстве-времени может выявить «странные звезды»

Глядя на рябь на полотне времени и пространства, ученые вскоре смогут обнаружить «странные звезды» — объекты, сформированные из частиц, что радикально отличаются от тех, которые составляют обычную материю.

Протоны и нейтроны, составляющие ядра атомов состоят из нескольких основных частиц, известных как кварки. Есть шесть типов, или «ароматов», кварков: нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный и истинный. Каждый протон или нейтрон состоит из трех кварков: протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего, а нейтрон состоит из двух нижних кварков и одного верхнего.

В теории, материя может быть создана и с помощью других ароматов кварков. В 1970 году, ученые предположили, что частицы «странной материи», известных как «странные» — состоят из равного числа верхних, нижних и странных кварков. В принципе, странные частицы должны быть тяжелее и более устойчивые, чем обычные, а может быть даже способны превращать обычную материю в странную, при взаимодействии с обычными частицами. Тем не менее, лабораторные эксперименты, проводимые с того времени, еще не создали ни одного странной частицы, так что их существование остается неопределенным.

Одним из мест, где странная материя может существовать — внутри нейтронных звезд, остатков звезд, которые умерли с катастрофическим взрывом, известных как сверхновые. Нейтронные звезды являются, как правило, небольшими, с диаметром около 19 километров или около того, но настолько плотными, что они весят столько же, сколько наше Солнце. Кусок нейтронной звезды размером с кусочек сахара может весить около 100 миллионов тонн.

Под необычайной силой этого экстремального веса, некоторые из верхних и нижних кварков, составляющих нейтронную звезду, могут преобразоваться в странные кварки, что и наводит на мысль существования странных звезд, созданных из странной материи, говорят исследователи.

Странная звезда может быстро конвертировать любую нейтронную звезду в такую же странную звезду, как сама. Первичные исследования показывают, что нейтронная звезда, которая получает небольшую часть странной материи от странной звезды, может преобразоваться в странную звезду всего за время от 1 миллисекунды до 1 секунды.

На сегодняшний день исследователи предполагают, что они могут обнаружить странные звезды, глядя на гравитационные волны звезд – невидимая рябь в пространстве-времени, впервые предложенная Альбертом Эйнштейном в рамках своей Общей теории относительности.

Гравитационные волны излучаются за счет прогрессирующих масс. Действительно большие гравитационные волны излучаются очень большими массами, такими как пара нейтронных звезд, сливающихся друг с другом.

Пары странных звезд испускают гравитационные волны, которые отличаются от испускаемых парами «нормальных» нейтронных звезд, потому что странные звезды должны быть более компактные, говорят исследователи. Например, нейтронная звезда с массой одну пятую Солнечной должна быть больше 30 км в диаметре, в то время как странная звезда той же массы должна быть не более 10 км.

Исследователи предполагают, что именно странные звезды могут объяснить два коротких гамма-всплеска — гигантские взрывы на срок менее 2 секунд – которые видели в глубоком космосе в 2005 и 2007 годах. Однако лазерный интерферометр Гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) не смог обнаружить гравитационные волны от этих событий, получивших названия GRB 051103 и GRB 070201.

Слияние двух нейтронных звезд могло бы дать объяснение коротким гамма-всплескам, но LIGO, в принципе, должен был обнаружить гравитационные волны от таких слияний. Однако, если странные звезды были вовлечены в обоих этих событиях, LIGO бы не смог обнаружить никаких гравитационных волн, говорят исследователи.

Тем не менее, будущие исследования могут помочь обнаружить странные-звездочные события. Использовав дополнительный лазерный интерферометр гравитационно-волновой обсерватории (ALIGO), первый исследовательский прогон которого состоится в 2015 году, исследователи рассчитывают обнаружить около 0,13 слияний нейтронных звезд со странными звездами в год, или одно из таких слияния каждые восемь лет. Используя телескоп Эйнштейна, который в настоящее время разрабатывается в Европейском Союзе, ученые планируют находить около 700 таких мероприятий в год, или около двух в день.

Проект телескопа Эйнштейна

Проект телескопа Эйнштейна

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *