Нейтронные звезды излучают нейтрино, чтобы быстро остыть

Нейтронные звезды излучают нейтрино, чтобы быстро остыть

Ученые обнаружили первые убедительные доказательства того, что некоторые нейтронные звезды могут быстро охлаждать свои ядра, испуская нейтрино – легкие субатомные частицы. О своем открытии астрофизики сообщили в журнале Physical Review.

Нейтронные звезды – это космические тела, основную массу которых занимает нейтронная сердцевина – ядро, покрытое тонкой твердой оболочкой, состоящей из тяжелых атомных ядер и электронов. Известно, что нейтронные звезды излучают нейтрино, которые медленно охлаждают звезду. Однако ранее не было явных доказательств того, что охлаждение может происходить в разы быстрее.

Наблюдения за звездой MXB 1659-29, расположенной на расстоянии около 35000 световых лет от Земли, предоставили первые свидетельства быстрого нейтринного охлаждения. Ученые определили, что эта звезда неоднократно поглощала материал соседней звезды, а после «еды» быстро остывала – примерно в течение 15-летнего перерыва между «приемами пищи». Нейтрино уносил энергию звезды примерно в 10 раз быстрее, чем солнечный свет излучает энергию, и примерно в 100 миллионов раз быстрее, чем это происходит при обычном, медленном процессе охлаждения.

Рентгеновские лучи, испускаемые небесным телом, показали, что скорость быстрой перезарядки согласуется с так называемым Урка-процессом, нейтринным охлаждением. Процесс Урка был назван так физиками Джорджем Гамовым и Марио Шенбергом в 1940-х годах – по имени уже не существующего казино Urca в Рио-де-Жанейро. Аналогия заключается в том, что этот процесс забирает тепло у звезды так же быстро, как казино – деньги из карманов туристов. В этом процессе нейтроны в сердцевине звезды превращаются в протоны и выделяют электроны и антинейтрино (антивещества нейтрино). Аналогично, протоны превращаются в нейтроны и испускают антиэлектроны и нейтрино. Поскольку нейтрино и антинейтрино очень редко взаимодействуют с веществом, они могут покинуть ядро, забирая с собой энергию.

Процесс Урки может произойти только в том случае, если доля протонов в центре нейтронной звезды больше 10 процентов. Поэтому, если этот процесс происходит, можно исключить теории, которые прогнозировали бы меньшее число протонов.

Наблюдение может помочь ученым понять, что происходит глубоко в нейтронных звездах, ядра которых сжаты до плотности, намного превосходящей ту, которую можно получить в лаборатории. Согласно основной теории, ядра этих звезд наполнены нейтронами и меньшим числом протонов и электронов. Однако существует иное предположение, что сердцевина нейтронной звезды может состоять из вещества, содержащего редкие частицы – гипероны – или множество свободнодвижущихся кварков – частиц, которые входят в состав протонов и нейтронов.

Оставить комментарий

Вы можете использовать HTML тэги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>