В коре нейтронных звезд нашли неизвестный источник тепла

Вспышка на поверхности нейтронной звезды в представлении художникаРисунок: NASA

Американские астрофизики вместе с коллегами из Бразилии и Индии исследовали процесс охлаждения коры нейтронных звезд и пришли к выводу о том, что в них должен быть некий неизвестный источник тепла. Подробности со ссылкой на статью в Nature и пресс-релиз Мичиганского университета приводит Phys.org.

Исследователи смоделировали верхний слой нейтронной звезды, так называемую кору. Этот сравнительно тонкий слой толщиной около 150 метров (диаметр звезды при этом меньше 25 километров) состоит из ионов. По теоретическим моделям, ближе к ядру нейтронная звезда состоит из спрессованных вместе нейтронов, а в коре возможно протекание ядерных реакций: именно эти реакции рассматривали астрофизики в новой работе.

Ученые уточнили тепловой баланс коры, описав как процессы с выделением тепла (ядерные реакции и теплоперенос из центра звезды), так и явления, из-за которых кора охлаждается. Расчеты показали, что вклад нейтринного охлаждения серьезно недооценивался. Практически не взаимодействующие даже со сверхплотным веществом частицы уносят большую часть энергии. Поэтому кора должна остывать намного быстрее, чем считалось ранее.

Слой ионов с очень высокой плотностью, как пишут исследователи, превращает в нейтрино идущее снизу тепло. Энергия, полученная ионами снизу, достаточно для запуска термоядерной реакции, а она, в свою очередь, отдает энергию уже преимущественно вместе с нейтрино.

Новые теоретические расчеты, по словам самих авторов, скорее ставят новые вопросы, чем позволяют найти ответы на уже существующие. Наблюдения указывают на достаточно высокую температуру поверхности нейтронных звезд, а из новой работы следует то, что она должна быть более холодной за счет нейтринного охлаждения. Разрешить противоречие, по словам авторов, можно только в случае какого-то дополнительного процесса с выделением тепла. Однако какова природа этого процесса — пока неясно.

Нейтронные звезды образуются в конце эволюции не слишком массивных звезд. Модели строения нейтронных звезд основаны на результатах наблюдения (прежде всего радиоастрономических) и фундаментальных физических законах, однако детали таких моделей все еще требуют уточнения. По некоторым данным, вещество в центре нейтронных звезд может существовать в виде кварк-глюонной плазмы.