Недавние исследования нейтронных звезд открыли новый подход к их изучению через анализ гравитационных волн. Ученые предполагают, что столкновения этих звезд могут создавать колебания в пространстве-времени, которые, в свою очередь, содержат информацию о внутренней структуре этих экзотических объектов. Это открытие может значительно изменить наше понимание физики нейтронных звезд.

Нейтронные звезды представляют собой одни из самых плотных объектов во Вселенной. Они формируются в результате коллапса массивных звезд и могут иметь массу в два раза больше, чем Солнце, при этом их диаметр составляет всего около 20 километров. Внутреннее строение таких звезд окутано тайной из-за экстремальных условий, которые там царят.

Группа ученых под руководством Лучано Реццоллы из Университета Гете (Германия) предложила новый способ исследовать внутренности нейтронных звезд, сосредоточив внимание на их столкновениях. При таких столкновениях образуется новый объект, который вызывает рябь в пространстве-времени, создавая гравитационные волны. Эти волны могут служить своего рода "акустическими сигналами", позволяя астрономам узнать о свойствах материи внутри нейтронных звезд.

Реццолла сравнил это явление с камертоном: "Камертон из разных материалов будет иметь разные звуки, так и остатки, описываемые разными уравнениями состояния, будут звучать на разных частотах". Таким образом, анализ этих гравитационных волн может помочь раскрыть состав нейтронных звезд.

Гравитационные волны были впервые предсказаны Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности. Когда две нейтронные звезды вращаются в двойной системе, они излучают гравитационные волны, которые уносят угловой момент от системы, заставляя звезды сближаться. Этот процесс продолжается до тех пор, пока звезды не столкнутся, вызвав взрыв, известный как килоновая. В этот момент также возникают гравитационные волны.

Реццолла и его команда выяснили, что гравитационные волны, испускаемые после слияния нейтронных звезд, несут информацию о внутренней структуре этих объектов. Они использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, как амплитуда сигнала гравитационной волны уменьшается со временем, при этом сигнал становится более "чистым". Этот процесс они назвали "длинным звоном". Исследователи предполагают, что характеристики этого звона могут быть связаны с плотностью материи в ядрах нейтронных звезд.

"Благодаря современным технологиям мы обнаружили новую фазу длительного рингдауна в слияниях нейтронных звезд", — отметил Кристиан Экер, руководитель группы. Это открытие может дать новые знания о состоянии вещества в нейтронных звездах.

Детекторы гравитационных волн, такие как LIGO и Virgo, начали прослушивание этих колебаний с 2015 года. Однако длительные сигналы рингдауна, подобные тем, что обсуждаются в этом исследовании, еще не были зафиксированы. Ученые надеются, что в будущем новые детекторы, такие как космическая обсерватория LISA, смогут зарегистрировать эти сигналы.