В 2019 году детекторы гравитационных волн поймали сигнал от слияния далёких объектов. Один из них был чёрной дырой в 23 массы Солнца. Второй весил всего 2,5 солнечных массы — и это странно.
Обычно нейтронные звёзды не бывают тяжелее двух масс Солнца: при большей массе они сжимаются в чёрную дыру. А чёрные дыры, наоборот, редко встречаются легче пяти солнечных масс. Между этими значениями — «провал», и загадочный объект попал прямо в него.
Авторы новой работы предлагают объяснение. Если вторая звезда — нейтронная, но с очень быстрым вращением, центробежная сила помогает ей не сколлапсировать. В её ядре при такой плотности рождаются гипероны — частицы, похожие на нейтроны, но с более тяжёлыми кварками. Они делают вещество звезды мягче, и звезда легче сжимается. Но быстрое вращение компенсирует эту мягкость.
Однако есть ловушка: вращение может вызвать опасные колебания — r-моды. Если их не гасить, звезда потеряет энергию и сколлапсирует. Спасение — внутреннее трение, или объёмная вязкость. Она возникает из-за слабых взаимодействий между гиперонами и работает как амортизатор, успокаивая колебания.
Расчёты показывают: если звезда вращается достаточно быстро (сотни оборотов в секунду) и успела остыть до определённой температуры, вязкость гасит r-моды. Тогда звезда остаётся стабильной миллионы лет. Это объясняет, почему второй объект GW190814 мог быть нейтронной звездой, а не чёрной дырой.
Так загадочный сигнал из космоса помогает понять, как устроено вещество в самых плотных местах Вселенной. Возможно, природа умеет создавать нейтронные звёзды тяжелее, чем мы думали, — если они быстро крутятся и внутри у них есть странные частицы.
Если бы нейтронную звезду размером с город раскрутить до 1000 оборотов в секунду, точка на её экваторе двигалась бы со скоростью около 20% скорости света.
В романе «Яйцо Дракона» Роберта Форварда описана жизнь на поверхности нейтронной звезды, где гравитация в миллиарды раз сильнее земной.