Ученые использовали гравитационные волны для исследования нейтронных звезд
Исследование диссипативных приливных сил, действующих в двойных системах нейтронных звезд, провела команда исследователей из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне (UIUC), 5 сентября сообщает пресс-служба университета.
Руководитель исследования, директор-основатель Иллинойсского центра передовых исследований Вселенной, профессор физики в UIUC Николас Юнес подчеркнул, что понимание внутреннего устройства нейтронных звезд приведет к более глубоким знаниям о динамике, лежащей в основе работы Вселенной, а также может помочь в развитии будущих технологий.
«Нейтронные звезды — это коллапсирующие ядра звезд и самые плотные стабильные материальные объекты во Вселенной, гораздо более плотные и холодные, чем условия, которые могут создать коллайдеры элементарных частиц, — отметил Юнес. — Сам факт существования нейтронных звезд говорит нам о том, что существуют невидимые свойства, связанные с астрофизикой, гравитационной физикой и ядерной физикой, которые играют решающую роль во внутренних процессах нашей Вселенной».
Тем не менее многие из этих ранее невидимых свойств стало возможно наблюдать после открытия гравитационных волн.
«Свойства нейтронных звезд накладывают отпечаток на гравитационные волны, которые они испускают. Затем эти волны проходят миллионы световых лет в космосе к детекторам на Земле, таким как передовая Европейская лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория и Virgo Collaboration, — пояснил Юнес. — Обнаруживая и анализируя волны, мы можем сделать выводы о свойствах нейтронных звезд и узнать об их внутреннем составе и физике, действующей в таких экстремальных условиях».
Юнеса как физика, изучающего гравитацию, интересовало, каким образом гравитационные волны кодируют информацию о приливных силах, которые искажают форму нейтронных звезд и влияют на их орбитальное движение.
Эта информация также могла бы рассказать физикам больше о динамических характеристиках звезд, таких как внутреннее трение или вязкость, «что могло бы дать нам представление о неравновесных физических процессах, которые приводят к чистой передаче энергии в систему или из нее», — указал Юнес.
Используя данные гравитационно-волнового события, получившего код GW170817, Юнес и другие исследователи из Университета Иллинойса — Джастин Рипли, Абишек Хегаде и Рохит Чандрамули, применили компьютерное моделирование, аналитические модели и сложные алгоритмы анализа данных, чтобы убедиться, что неравновесные приливные силы в системах двойных нейтронных звезд можно обнаружить с помощью гравитационных волн.
Событие GW170817 было недостаточно сильным, чтобы можно было провести прямое измерение вязкости, но команда Юнеса смогла получить первые данные наблюдений о том, насколько большой может быть вязкость внутри нейтронных звезд.
Результаты проведенного исследования команда представила в статье «Ограничение на диссипативную приливную деформируемость нейтронных звезд», опубликованную в журнале Nature Astronomy.
Диссипативными называются силы, действие которых на движущуюся механическую систему уменьшает ее полную механическую энергию, вызывая рассеяние (диссипацию) механической энергии, превращая ее в другую форму энергии, например в тепловую. К таким силам относятся силы вязкого и сухого трения.
