Вчені розкрили одну з загадок нейтронних зірок
Відомо, що нейтронні зірки є залишками від зірок, які закінчили свій життєвий цикл неймовірно потужним вибухом наднової зірки. Ці зірки, по суті, є ядрам загиблих зірок, що обертаються з величезною швидкістю і складаються з надзвичайно щільної матерії, чайна ложка якої важила б на Землі близько одного мільярда тонн. До останнього часу вчені-астрофізики були твердо впевнені в тому, що поверхня нейтронних зірок нагрівається самостійно за рахунок ядерних реакцій, що відбуваються в їх верхніх шарах. Але у групи вчених з Мічиганського університету, які провели більш детальне вивчення цього питання, є на цей рахунок свою думку, відмінну від уже усталених теорій.
Проведені науковою групою, очолюваної професором фізики і астрономії Хендріком Шац (Hendrik Schatz), теоретичні обчислення і математичного моделювання показали, що в нейтронних зірках існують шари, про яких до цього науці було невідомо. Та найцікавішим є той факт, що ядерні реакції, що відбуваються в цих шарах, призводять до процесів швидкого охолодження частинок нейтрино, потужні потоки яких народжуються в надрах нейтронних зірок. Нагадаємо нашим читачам, що нейтрино - це невловимі елементарні частинки, які народжуються в результаті реакцій розпаду радіоактивних елементів, які проходять з величезною швидкістю через будь-яку матерію, взаємодіючи з нею лише у вкрай рідкісних випадках.
"Ці нові шари, що лежать під поверхнею нейтронних зірок, дуже тонкі" - розповідає професор Шац, - "Але, завдяки їх наявності, все тепло, що виробляється усередині нейтронної зірки, відбивається і затримується, практично не залишаючи меж зірки. І, як це часто буває в астрофізиці, наше відкриття призводить до виникнення нових питань у кількості, що перевищує кількість відповідей, які воно нам дає".
"Це повністю змінює наше розуміння фізики нейтронних зірок, особливо процесів, що відбуваються в неймовірно гарячої матерії поверхні таких зірок".
Математичні обчислення, проведені вченими, показали, що процеси "відбору тепла у нейтрино" сильно залежать від форми ядер атомів матерії поверхні нейтронних зірок. "Переважна більшість ядер атомів різних хімічних елементів мають правильну круглу форму. Такі ядра знаходяться в енергетичному і динамічній рівновазі, тому вони не взаємодіють з нейтрино і не можуть відібрати у них енергію в момент проходу через них цих частинок" - розповідає Сэнджиб Гупта (Sanjib Gupta), професор з Індійського технологічного інституту (IIT Ropar), - "Але в теорії під впливом сильного впливу різних факторів, таких, які можуть існувати на поверхні нейтронних зірок, ядра атомів окремих елементів можуть набувати витягнуту форму, що нагадує форму м'яча для регбі або американського футболу. Ті енергетичні напруженості і, можливо, локальні викривлення простору, що виникають всередині ядер "неправильної" форми змушують нейтрино досить сильно взаємодіяти з цими ядрами і віддавати їм частину своєї енергії".
Незабаром вчені будуть намагатися підтвердити деякі з їхніх теоретичних викладок експериментальним шляхом. Це стане можливим завдяки швидкому введенню в дію нової наукової установки Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), спорудження якої ведеться в науковому містечку Мічиганського університету за підтримки Наукового управління американського Міністерства енергетики (U.S. Department of Energy Office of Science). Можливості установки FRIB, на думку вчених, дозволять їм отримати і вивчити властивості деформованих ядер атомів, мова про які йшла вище.