Компактные объекты и фундаментальная физика

О сверхтекучей жидкости в нейтронных звездах, гипотезе о кварковом веществе и гравитационных волнах. Какие физические явления изучаются с помощью наблюдений за нейтронными звездами и черными дырами? Как астрофизики объясняют явление глитчей? Как возможно существование кваркового вещества?

Иногда нам не хватает мощностей и возможностей создать экстремальные параметры в лабораториях, поэтому мы обращаемся к природным процессам, чаще всего к астрофизическим. Академик Зельдович не зря называл Вселенную «ускорителем для бедных».

Люди десятилетиями могут строить крупный ускоритель, научиться ускорять частицы до больших энергий, но из космоса каждый день прилетают частицы с энергией в миллиард раз больше. Их тоже можно изучать.

Нейтронные звезды — это уникальные естественные лаборатории, где самые разные параметры доведены до пределов, возможно до пределов, существующих в природе.

У большой нейтронной звезды есть кора, заряженные слои, связанные с корой, например протоны, но могут быть сверхтекучие нейтроны. Звезда крутится как целое, а сверхтекучая нейтронная жидкость крутится совсем по-другому — она образует внутри себя вихри. Звезда и нейтронная жидкость могут крутиться по-разному. Звезда тормозится, так как представляет собой замагниченный шарик, радиопульсар, и из-за существования внешнего магнитного поля будут течь токи, которые будут тормозить вращение нейтронной звезды. Звезда уже тормозится, а сверхтекучая жидкость еще ничего про это не знает, она крутится быстро. Но разницу в темпе вращения нельзя накапливать бесконечно.

В конце концов система вихрей перестроится, скорости вращения выравняются: звезда уже крутилась медленно, жидкость еще крутилась быстро, если они выравнивают свои свойства, то жидкость передает свое вращение звезде. Мы увидим, как нейтронная звезда вдруг «подкрутилась». Такие события наблюдаются, они называются «глитчи», и это уникальная возможность изучать поведение сверхтекучих жидкостей в большом масштабе.

Гравитационные волны были предсказаны общей теорией относительности, мы косвенно знаем, что они существуют, но очень важно их поймать напрямую. Лучший способ это сделать — наблюдать один из самых грандиозных процессов в природе — слияние двух нейтронных звезд.