На картах астрофізиків зоряного матеріалу є речовина, яка як і раніше заслуговує ярлика «тут були дракони». Цей погано розумілий матеріал знаходиться всередині нейтронних зірок - зруйнованих залишків колись могутніх зірок - і тепер його намічають, оскільки вчені краще характеризують дивну матерію.
Виявлення двох нейтронних зірок, оголошених у жовтні, прискорило темпи відкриття. Оскільки подія, яку вчені спостерігали з гравітаційними хвилями і різними довжинами хвиль світла, в декількох дослідженнях були встановлені нові обмеження на розміри і маси, можливі для такого зоряного лушпиння, і наскільки вони хрусткі або жорсткі.
"Властивості речовини нейтронної зірки не дуже добре відомі, - говорить фізик Андреас Баусвейн з Гейдельберзького інституту теоретичних досліджень у Німеччині. Частиною проблеми є те, що речовина всередині нейтронної зірки настільки щільно, що чайна ложка важить мільярд тонн, тому речовина не може бути відтворена в жодній лабораторії на Землі.
При зіткненні дві нейтронні зірки злилися в одну. Цей залишок може відразу ж перетворитися на чорну діру. Або, можливо, він сформував велику нейтронну зірку, яка, підтримувана своїм власним швидким обертанням, існувала протягом декількох мілісекунд - або, можливо, набагато довше - до згортання.
Швидкість смерті об'єкта допомагає вченим з'ясувати, чи складаються нейтронні зірки з матеріалу, який є відносно м'яким, стискається при стисненні, як подушка, або що речовина нейтронної зірки жорстка. Ця властивість, відома як рівняння стану, визначає радіус нейтронної зірки певної маси.
Кажуть, що негайний колапс видається малоймовірним, кажуть дві команди дослідників. Телескопи помітили яскраве світло після зіткнення. Це світіння могло з'явитися тільки в тому випадку, якщо б сталася затримка до того, як злита нейтронна зірка впала в чорну діру, каже фізик Девід Радіс з Прінстонського університету, тому що, коли залишок руйнується, «всі матеріали навколо потрапляють всередину чорної діри негайно». Замість цього, вчені припускають, що нейтронна зірка застрягла протягом як мінімум декількох мілісекунд.
Моделювання показує, що якщо зірки нейтронів будуть м'якими, вони будуть руйнуватися швидше, тому що вони будуть менше, ніж жорсткі нейтронні зірки тієї ж маси. Таким чином, передбачувана затримка дозволяє Radice і колегам виключати теорії, які пророкують, що нейтронні зірки надзвичайно м'які, повідомляють дослідники в статті, опублікованій 13 листопада на arXiv.org.
Використовуючи аналогічну логіку, Баусвейн і його колеги виключають деякі з найменших розмірів, які можуть представляти нейтронні зірки певної маси. Наприклад, нейтронна зірка на 60 відсотків більш масивна, ніж сонце, не може мати радіус менше 10,7 кілометрів, вони визначають. Ці результати подано у статті, опублікованій 29 листопада в «Астрофізичних журнальних листах».
Інші дослідники встановлюють межу максимальної маси, яку може мати нейтронна зірка. Над певною вагою нейтронні зірки більше не можуть підтримувати власну вагу і руйнуватися в чорну діру. Якби ця максимально можлива маса була особливо велика, теорії передбачають, що новоутворена бегемотська нейтронна зірка протрималася б кілька годин або днів до руйнування. Але в третьому дослідженні два фізики визначили, що колапс прийшов набагато швидше, ніж у мілісекундах, а не в години. Довговічна, обертова нейтронна зірка розсіювала б свою обертальну енергію в матеріалі, викинутому із зіткнення, роблячи потік світлої речовини більш енергійним, ніж побачене, повідомляють фізики Бен Маргаліт і Брайан Мецгер з Колумбійського університету. У статті, опублікованій 21 листопада в журналі Astrophysical Journal Letters, пара приходить до висновку, що максимально можлива маса менше, ніж приблизно в 2,2 рази більше, ніж у Сонця.
"У нас не було великої кількості обмежень до цього відкриття, - говорить Мецгер. У результаті також виключаються деякі з більш жорстких рівнянь стану, оскільки більш жорстка матерія має тенденцію підтримувати більш великі маси без руйнування.
Деякі теорії передбачають, що химерні форми матерії створюються глибоко всередині нейтронних зірок. Нейтронні зірки можуть містити море вільноплавних кварків - частинок, які зазвичай обмежені більшими частинками, такими як протони або нейтрони. Інші фізики припускають, що нейтронні зірки можуть містити гіперони, частинки, виконані з більш важкими кварками, відомими як дивні кварки, що не зустрічаються в нормальній матерії. Така незвичайна матерія мала б тенденцію до того, щоб зірки ставали більш м'якими, тому закріплення рівняння стану з додатковими зіткненнями нейтронної зірки могло в кінцевому підсумку вирішити, чи дійсно ці екзотичні звірі фізики ховаються на цій незвіданій території.
