ТАСС, 3 декабря. Ученые превратили облако из атомов лития в аналог жидкой материи нейтронных звезд и впервые проследили за тем, как по ней распространяются звуковые волны. Это поможет узнать устройство недр нейтронных звезд, если наблюдать за "звездотрясениями" на их поверхности. Статью с результатами исследования опубликовал научный журнал Science.
"Несмотря на гигантские различия в размерах, реальные нейтронные звезды будут "журчать" так же, как и облако атомов в нашей лаборатории. Этот звук даже можно услышать, если вам удастся каким-то образом приблизиться к поверхности светила и приложить к нему ухо, не будучи при этом разорванным на части силой притяжения", – объяснил один из авторов исследования, профессор Массачусетского технологического института Мартин Цвирляйн.
Пульсары и другие типы нейтронных звезд – это останки крупных выгоревших звезд. Их ядра после взрыва сверхновой схлопываются в небольшую сферу, которая по размерам сопоставима с небольшим городом. Материя внутри них сжимается так сильно, что в результате начинается цепочка реакций, в ходе которых электроны и протоны сливаются, из-за чего все бывшее светило превращается в шар из нейтронов.
Что на самом деле представляют собой нейтронные звезды, как они выглядят изнутри и из каких слоев они состоят, астрофизики-теоретики пока не могут точно сказать. К примеру, часть ученых считает, что в недрах нейтронных звезд может находиться сверхплотное твердое ядро или же экзотическую "кварковую жидкость", а их средние слои состоят из нейтронной жидкости. Свойства этих субстанций физики пытаются узнать с помощью ускорителей частиц и лабораторных аналогов материи нейтронных звезд.
Профессор Цвирляйн и его коллеги воссоздали одну из возможных форм материи нейтронных звезд. Они проводили эксперименты с облаком из атомов лития-6, которых охладили до температур, близких к абсолютному нулю. Эти атомы ученые облучали двумя лазерными лучами таким образом, что они оказывались внутри своеобразной световой ловушки. Она заставляла их вести подобно частицам в жидких средних слоях нейтронной звезды.
Их отличительная черта заключается в том, что те ведут себя как идеальная жидкость или так называемый Ферми-газ. Так физики называют особое вещество, которое состоит из частиц, по своим свойствам похожих на электроны. Их поведением управляют законы квантовой физики, которые не дают частицам Ферми-газа занимать одни и те же энергетические состояния.
Воссоздав подобную форму материи в лаборатории, ученые Цвирляйн и его коллеги проследили, как она будет взаимодействовать с акустическими волнами. Исследователи наблюдали за тем, как движение звука меняло положение атомов лития. Эти наблюдения показали, что акустические волны распространяются через облако атомов ровно так, как это предсказывают квантово-механические расчеты.
Ученые отмечают, что подобные замеры очень важны для того, чтобы астрономы могли использовать методы сейсмологии для выяснить структуру и свойства глубинных слоев недр нейтронных звезд. Более того, Цвирляйн и его коллеги надеются, что результаты их опытов помогут не только определить структуру этих мертвых светил, но и понять, какие типы гравитационных волн они могут вырабатывать.
Кроме того, ученые надеются, что эти расчеты помогут выяснить некоторые особенности поведения кварково-глюонной плазмы, первичной материи Вселенной, которая существовала в первые мгновения после Большого взрыва и обладала схожими характеристиками.
