Иллюстрация приливных реакций двух звезд квазикруглой двойной системы (не в масштабе). Фото предоставлено: Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02323-7
Лучшее понимание внутреннего устройства нейтронных звезд приведет к лучшему пониманию динамики, лежащей в основе функционирования Вселенной, а также может помочь в продвижении технологий будущего, сказал профессор физики Университета Иллинойса Урбана-Шампейн Николас Юнес. Новое исследование, проведенное Юнесом, подробно описывает, как новое понимание диссипативных приливных сил в двойных системах, содержащих нейтронные звезды, улучшит наше понимание Вселенной.
«Нейтронные звезды — это схлопнувшиеся ядра звезд и самые плотные стабильные материальные объекты во Вселенной. Они намного плотнее и холоднее, чем условия, которые могут создать ускорители частиц», — сказал Юнс, который также является директором-основателем Иллинойского центра перспективных исследований Вселенной. «Само существование нейтронных звезд говорит нам о том, что существуют невидимые свойства, связанные с астрофизикой, гравитационной физикой и ядерной физикой, которые играют решающую роль во внутренней работе нашей Вселенной».
Однако многие из этих ранее неизвестных свойств стали наблюдаться только с открытием гравитационных волн.
«Свойства нейтронных звезд формируют гравитационные волны, которые они излучают. Эти волны затем преодолевают миллионы световых лет через космос к детекторам на Земле, таким как передовая Европейская лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория и коллаборация Virgo», — сказал Юнс. «Обнаруживая и анализируя волны, мы можем сделать выводы о свойствах нейтронных звезд и узнать об их внутреннем составе и физике в их экстремальных условиях».
Будучи физиком-гравитационистом, Юнес был заинтересован в выяснении того, как гравитационные волны кодируют информацию о приливных силах, которые искажают форму нейтронных звезд и влияют на их орбитальное движение. Эта информация также могла бы рассказать физикам больше о динамических свойствах материала звезд, таких как внутреннее трение или вязкость, «что могло бы дать нам представление о неравновесных физических процессах, которые приводят к чистой передаче энергии в систему или из нее». — сказал Юнес.
Используя данные гравитационно-волнового события GW170817, исследователи из Юнеса и Иллинойса Джастин Рипли, Абхишек Хегаде и Рохит Чандрамули смогли продемонстрировать с помощью компьютерного моделирования, аналитических моделей и сложных алгоритмов анализа данных, что несбалансированные приливные силы в системах двойных нейтронных звезд можно обнаружить с помощью гравитационного поля. волны. Событие GW170817 не было достаточно громким, чтобы можно было напрямую измерить вязкость, но команде Юнеса удалось установить первые наблюдательные пределы того, насколько большой вязкость может быть у нейтронных звезд.
Работа была опубликована в журнале Nature Astronomy.
«Это важный шаг вперед, особенно для ICASU и Университета Иллинойса», — сказал Юнс. «В 70-х, 80-х и 90-х годах Иллинойс был пионером многих ведущих теорий ядерной физики, особенно те, которые связаны с нейтронными звездами. Это наследие может быть расширено благодаря доступу к данным передовых детекторов LIGO и Virgo, сотрудничество стало возможным. ICASU и десятилетиями опыта ядерной физики, который уже существует здесь».
Информация от: Университетом Иллинойса в Урбана-Шампейн.
