На нейтронных звёздах могут быть горы, искривляющие пространство-время: Что на самом деле 'волнует' космос?
Гравитационные волны, исходящие от нейтронных звезд, могут быть вызваны не внутренними процессами или столкновениями, а рельефом их поверхности. Новое теоретическое исследование предполагает, что на этих сверхплотных объектах существуют «горы» — деформации коры, способные искажать пространство-время. Если гипотеза подтвердится, у астрофизиков появится принципиально новый инструмент для изучения экстремальных состояний материи и проверки границ общей теории относительности.
Горы, которых не может быть: аномалии на поверхности мертвых звезд
Нейтронные звезды — это финальная стадия эволюции массивных светил, где вещество сжато до плотности атомного ядра. Грамм такого материала весил бы на Земле как миллионы тонн. В таких условиях привычные геологические структуры невозможны. Однако, как показывают расчеты, на их коре могут формироваться возвышенности высотой в доли миллиметра. Для земных масштабов это ничтожно, но для нейтронной звезды с ее колоссальной гравитацией даже такая «неровность» эквивалентна горному хребту на планете.
Природа деформаций: от планетных корок до звездной анизотропии
Ученые провели параллель между нейтронными звездами и ледяными лунами-океанами вроде Европы или Энцелада. На этих спутниках тонкая кора плавает над жидким слоем, и приливные силы создают трещины и разломы. Схожий механизм, по мнению исследователей, действует и на нейтронных звездах, но с принципиальным отличием. Внутреннее строение этих объектов анизотропно: физические свойства их коры зависят от направления. Вращение звезды в сочетании с этой анизотропией неизбежно порождает «горы». Чем выше скорость вращения, тем заметнее деформация. Этот вывод напрямую объясняет, почему миллисекундные пульсары — звезды с рекордной скоростью вращения — демонстрируют минимальную эллиптичность (степень сплюснутости). Их «горы» просто не успевают вырасти до значительных размеров, ограничивая дальнейший разгон.
Гравитационная рябь как ключ к разгадке
Эти гипотетические возвышенности должны генерировать непрерывные гравитационные волны — слабые колебания ткани пространства-времени. В отличие от всплесков, вызванных слиянием черных дыр, сигнал от «гор» на нейтронной звезде должен быть постоянным и монотонным. Детекторы LIGO и Virgo уже ведут поиск таких волн, однако задача сопоставима с попыткой услышать шум одной песчинки на фоне океанского шторма. Успех изменит правила игры: непрерывные волны несут информацию о форме и структуре источника, позволяя «увидеть» рельеф объекта, находящегося за тысячи световых лет.
Последние десятилетия астрофизики активно искали любые проявления несимметричности нейтронных звезд. Ранее основным кандидатом на роль источника асимметрии считались мощные магнитные поля, деформирующие кору. Новая работа смещает фокус на внутреннюю структуру вещества. Если анизотропия коры подтвердится, это станет прямым доказательством существования экзотических форм материи, таких как сверхтекучая нейтронная жидкость, предсказанная теорией, но до сих пор не наблюдавшаяся напрямую.
Обнаружение таких гравитационных волн станет не просто очередным астрономическим открытием. Это даст возможность проверить фундаментальные законы физики в условиях, недостижимых в лабораториях. Даже минимальное отклонение наблюдаемого сигнала от предсказаний общей теории относительности укажет на границы применимости теории или существование новых частиц и полей. «Горы» на мертвых звездах, если они существуют, могут оказаться тем самым ключом, который откроет дверь в новую физику.
