Разговор о крепком теле. Новые супермашинные моделирования корок нейтронных звезд – быстро прядущий пепел, перенесенный от взрывов сверхновой звезды – показывает, что они содержат самый плотный и самый сильный материал во вселенной.
Столь плотный, фактически, что серьезность недостатков размера горы на поверхностях этих звезд могла бы фактически покачать само пространство-время. Если так, нейтронные звезды могли предложить новое понимание таинственного явления, известного как гравитационные волны.
Астрофизики уже знают, что нейтронные звезды являются очень плотными. Собственность следует из способа, которым они формируются: Когда гигантская звезда исчерпывает топливо и больше не может бороться против сокрушительной силы его силы тяжести, его ядро сжимается к размеру астероида, и большая часть его массы сильно шумится в колоссальном взрыве, названном сверхновой звездой.
То, что оставляют, является пережитком, содержащим гигантские суммы вопроса, упакованного в очень небольшое пространство, которое может вращать сотни времен в секунду. Вычисления показывают, что звезды весят целых 90 миллионов метрических тонн за чайную ложку. Но до сих пор, никто не выяснил силу материала.
Это – то, что сделали теоретический астрофизик Чарльз Хоровиц и материаловед Кай Кэдо. Хоровиц, Университета Индианы в Блумингтоне и Кэдо, Лос-Аламоса Национальная Лаборатория в Нью-Мексико, управлял супермашинными моделированиями того, как материальные составляющие нейтронные звезды формируются на атомном уровне.
Вычисляя результаты колоссальной силы тяжести звезды на структуре ее составляющих атомов, исследователи сообщают в предстоящем выпуске Physical Review Letters, что материал в корке звезды по крайней мере в 10 миллиардов раз более силен, чем самая жесткая сталь. Это должно быть, Хоровиц говорит, для содержания огромных электромагнитных сил, растущих в трещащей звезде.
Например, он говорит, взрывы гамма-луча, происходящие из магнетаров – наиболее высоко намагниченные версии нейтронных звезд – возникают, когда энергетическое наращивание периодически заставляет корку разрывать в явлениях, названных звездотрясениями. Для удерживания в так большом количестве энергии Хоровиц объясняет, их корки должны быть столь сильными, как моделирования предлагают.Та невероятная сила также означает, что, когда нейтронные звезды формируются, они могут терпеть некоторые недостатки на своих поверхностях. В этом случае такие недостатки могут быть ударами размера горы, столь же тяжелыми как Земля.
Поскольку те удары едут на быстро прядущих звездах, их масса нарушает достаточно пространство-время для генерации гравитационных волн, моделирования Horowitz и Kadau показывают. Сначала предсказанный Альбертом Эйнштейном, волны являются разрушениями, исходящими через самую ткань пространства-времени. Они путешествуют с такой скоростью, как свет и могут протянуть каждый атом, с которым они сталкиваются. Ученые развернули новые инструменты в последние годы в попытке наблюдать волны, но до сих пор они остались неуловимыми.
Вычисления Horowitz и Kadau могли изменить это, говорит физик Бенджамин Оуэн из Университета штата Пенсильвания, университета Парк. Исследование показывает, что нейтронные звезды «могли испустить в сто раз больше энергии в гравитационных волнах, чем мы думали», говорит он.
И это могло сделать волны легче обнаружить в будущем.