Нейтронные звезды являются удивительным результатом звездной эволюции и представляют собой поистине уникальные космические объекты. Их впечатляющие характеристики поражают воображение: масса может превышать солнечную более чем в 2,16 раза при радиусе всего 10-13 километров. Внутри этих удивительных небесных тел создаются настолько колоссальные давление и плотность, что современная наука пока не может воссоздать подобные условия на Земле. Именно поэтому изучение ядерных взаимодействий при таких экстремальных параметрах остается одной из самых интригующих задач астрофизики.
Особый научный интерес представляет процесс слияния нейтронных звезд, в результате которого рождается либо более массивная нейтронная звезда, либо черная дыра. При вращении двух нейтронных звезд вокруг общего центра масс они движутся по спиральной траектории, излучая гравитационные волны – удивительные колебания пространства-времени, распространяющиеся со скоростью света.
Наиболее интенсивные колебания наблюдаются в момент непосредственного слияния и несколько миллисекунд после него. В этот момент формируется невероятно массивная быстровращающаяся нейтронная звезда, генерирующая гравитационные волны особого спектра. Именно этот уникальный «чистый» сигнал представляет огромную ценность для исследователей.
Историческое событие произошло в 2017 году, когда детекторы LIGO в США и Virgo в Италии впервые зафиксировали гравитационный сигнал от слияния нейтронных звезд. Это событие, получившее обозначение GW170817, было вызвано слиянием двух объектов с массами около 1,1 и 1,6 солнечных масс.
Увлекательное открытие сделали ученые Франкфуртского университета имени Иоганна Вольфганга Гёте. Они обнаружили, что хотя интенсивность «чистого» сигнала со временем уменьшается, его частота стремится к определенной константе. Этот феномен получил название «продолжительное затухание» по аналогии со звучанием камертона, когда после затухания побочных тонов остается чистая основная нота.
Публикация в престижном журнале Nature Communications раскрыла потрясающий факт: эта «чистая нота» содержит ключевую информацию о внутреннем устройстве нейтронных звезд. С помощью передового компьютерного моделирования исследователи установили прямую связь между «продолжительным затуханием» и предельными значениями давления и плотности в звездных ядрах, что позволило исследовать самые экстремальные состояния материи.
Профессор Кристиан Эккер, один из ведущих авторов исследования, с воодушевлением отмечает: «Используя инновационные методы статистического моделирования и высокоточные расчеты на суперкомпьютерах, мы открыли новую фазу продолжительного затухания при слиянии нейтронных звезд. Это открытие предоставляет беспрецедентные возможности для изучения состояния материи внутри этих космических объектов».
Хотя современные гравитационно-волновые обсерватории LIGO, Virgo и KAGRA пока не смогли зафиксировать этот чистый сигнал, научное сообщество с оптимизмом смотрит в будущее. Ожидается, что детекторы нового поколения смогут уловить этот уникальный феномен. Успех в этом направлении откроет новую главу в изучении самых загадочных и экстремальных объектов нашей Вселенной.
