Нейтронная звезда — это то, что остаётся после взрыва массивной звезды. Вещество в ней сжато так сильно, что чайная ложка весила бы как гора. Но что именно происходит в самой глубине, где протоны и нейтроны могут рассыпаться на кварки, остаётся загадкой.
Авторы работы взяли данные рентгеновского телескопа NICER, который измерял излучение двух пульсаров — быстро вращающихся нейтронных звёзд, посылающих нам строго периодические сигналы. У одного из них, PSR J0030+0451, температура поверхности сильно зависит от выбранной модели нагрева: в сценариях A, B или C она разная. От этого различаются оценки радиуса звезды, а значит, и выводы о её внутреннем устройстве.
Учёные применили модель с постоянной скоростью звука в кварковой материи (CSS) и проверили, какие параметры не противоречат наблюдениям. Выяснилось, что если скачок плотности на границе обычного ядерного вещества и кварковой фазы невелик, то многие уравнения состояния работают приемлемо. Но стоит скачку стать большим, как модель перестаёт давать достаточно массивные звёзды — а ведь астрономы уже нашли нейтронные звёзды с массой около двух Солнц.
Дополнительно исследователи проверили свои выводы по данным другого пульсара-тяжеловеса PSR J0740+6620 и рекордсмена по скорости вращения PSR J0952-0607. Оказалось, что большая скорость звука в кварковой сердцевине помогает удержать массивные звёзды от коллапса. Так, сравнивая разные «рецепты» вещества с реальными космическими объектами, можно постепенно выяснить, что творится в самом сердце нейтронной звезды.
Чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы примерно столько же, сколько все люди на Земле вместе взятые.
В романе «Яйцо Дракона» Роберта Форварда описана жизнь на поверхности нейтронной звезды, где из-за чудовищной гравитации и плотности время течёт в миллион раз быстрее.