Определены размеры и плотность большой группы нейтронных звёзд

Материал наблюдений трёх рентгеновских телескопов, включая «Чандру», XMM-Newton и Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), был использован группой под руководством Эндрю Штайнера (Andrew Steiner) из Института ядерной теории Вашингтонского университета (США) для пристального изучения восьми нейтронных звёзд (одна из которых располагается в шаровом скоплении 47 Тукана, 15 тыс. св. лет). Цель исследования — измерение звёзд, определение их массы и плотности. Для чего это нужно?

Шаровое скопление 47 Тукана (здесь и ниже иллюстрации NASA / JPL).

Среднестатистический «КЛ»-читатель (точно говорим) вырос на вот таких популярных сравнениях: плотность материи нейтронной звезды выше, чем ядер даже самых тяжёлых атомов, и если всё человечество спрессовать до её плотности, получится кубик чуть меньше стандартного куска рафинада. С тех детских пор человечество, правда, чуть-чуть подросло, а кусок рафинада потерял стандартность. Впрочем, шутки шутками, а уточнить теоретически рассчитанные плотности и точно определить размеры нейтронных звёзд действительно полезно: а вдруг они «не совсем такие»? Ведь для теории такие уточнения могут оказаться весьма важными...

Итак, авторы работы использовали остроумную методику, измеряющую изменения рентгеновской светимости от нейтронной звезды в спокойном состоянии по силе вспышек.

Выяснилось, что радиус нейтронных звёзд с массой примерно в 1,4 солнечных колеблется от 10,4 до 12, 9 км, то есть диаметр укладывается в рамки 20–26 км. По расчётам, плотность нейтронной сердцевины таких звёзд оказалась в восемь раз выше плотности ядер тяжёлых элементов в земных условиях. Соответственно, давление там примерно в десять триллионов триллионов раз выше, чем то, при котором в земных недрах куются алмазы.

Такая плотность совместима с предположениями о том, что в ядре нейтронной звёзды могут присутствовать свободные кварки — фундаментальные частицы, в норме «на воле» не встречающиеся.

Отчёт об исследовании опубликован в издании Astrophysical Journal Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам НАСА.