Изображение художника сильно намагниченной нейтронной звезды, известной как магнетар. Источник: NASA's Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger
Нейтронная звезда — это две солнечных массы, сжатые в шар шириной всего 12 километров. Его поверхностная гравитация настолько огромна, что сжимает атомы и молекулы в ядра, а электроны в протоны, превращая их в нейтроны. Учитывая такое огромное давление и плотность, можно предположить, что нейтронные звезды имеют почти идеально гладкую поверхность. Но вы ошибаетесь, потому что мы знаем, что у нейтронных звезд могут быть горы.
Мы знаем, что нейтронные звезды геологически активны благодаря пульсарам. Сильные магнитные поля нейтронной звезды могут генерировать лучи радиоэнергии, проносящиеся вдоль поверхности при каждом вращении. Когда эти лучи выравниваются в нашем направлении, мы можем видеть регулярные импульсы радиосвета. Эти импульсы чрезвычайно регулярны и со временем постепенно замедляются на небольшую величину, поскольку нейтронная звезда теряет энергию вращения. Но время от времени пульсар «даёт сбой» и испытывает небольшой всплеск вращения. Это происходит из-за смещения коры звезды, вызывающего звездотрясение.
Наша Земля и другие геологически активные миры испытывают подъем и опускание гор, то же самое происходит и с нейтронными звездами. Однако распределение и масштаб этих гор зависят от внутренней структуры нейтронных звезд, которую мы еще до конца не понимаем. Вот тут-то и появилось новое исследование.
Авторы в начале отмечают, что если нейтронная звезда имеет гору или другую деформацию, не являющуюся осесимметричной, то вращение нейтронной звезды будет генерировать гравитационные волны. Мы пока не можем обнаружить эти гравитационные волны, но будущие обсерватории гравитационных волн, возможно, смогут это сделать.
Далее ученые отмечают, что характер этих гравитационных волн будет определяться распределением и масштабом горных хребтов. Чтобы получить представление о том, что это может быть, авторы обращают внимание на известные нам миры, такие как Меркурий и Энцелад. Их работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Меркурий и Энцелад имеют горные поверхности, которые обусловленне взаимодействием земной коры и недр. Таким образом, вопрос в том, ведут ли себя кора и внутренняя часть нейтронной звезды аналогично.
Авторы обнаружили одну вещь: если существует крупномасштабная анизотропия в особенностях коры нейтронной звезды, как например у Меркурия, генерируемые ими гравитационные волны могут установить верхнюю границу скорости вращения нейтронных звезд. Хотя авторы акцентируют внимание на этом эффекте, они также отмечают, что структура нейтронных звезд может быть разнообразной.
Больше информации: J. A. Morales et al, Anisotropic neutron star crust, solar system mountains, and gravitational waves, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.04855
