Плотное ядро нейтронной звезды, управляемое экстремальной физикой и нейтринными процессами.Внутренности нейтронной звезды — одна из самых экстремальных сред во Вселенной. Нейтронная звезда — это коллапсировавшее ядро массивной звезды, взорвавшейся как сверхновая, в котором масса больше солнечной упакована в сферу диаметром около 20 километров. Внутренности не являются просто однородным супом из нейтронов; считается, что они имеют сложную структуру, с корой из атомных ядер и ядром, где материя сжата до плотностей, в несколько раз превышающих плотность атомного ядра. Физика здесь определяется сильным ядерным взаимодействием и квантовой механикой, и это естественная лаборатория для изучения материи в условиях, которые невозможно воспроизвести на Земле.
Концепция нейтронной звезды была предложена Уолтером Бааде и Фрицем Цвикки в 1934 году, всего через два года после открытия нейтрона. Детальная структура внутренностей теоретически изучается с 1960-х годов, но многие аспекты остаются спекулятивными из-за сложности исследования таких экстремальных условий.
Внутренности разделены на слои. Внешняя кора — это решётка из богатых нейтронами ядер. При погружении глубже ядра становятся более нейтроно-богатыми и в конце концов растворяются, образуя фазу «ядерной пасты», где ядра принимают причудливые формы, такие как сферы, стержни и пластины. Внутреннее ядро — это сверхтекучая жидкость из нейтронов, возможно, с небольшой долей протонов, электронов и даже гиперонов или кварк-глюонной плазмы. Нейтринные процессы играют ключевую роль: нейтрино обильно производятся при рождении звезды и могут уносить энергию, охлаждая звезду. Точный состав и поведение ядра до сих пор неизвестны, и наблюдения охлаждения нейтронных звёзд, глитчей и гравитационных волн помогают ограничить уравнение состояния плотной материи.
Понимание внутренностей нейтронной звезды имеет решающее значение для интерпретации наблюдений нейтронных звёзд, включая их тепловое излучение, замедление вращения и сигналы гравитационных волн от слияний. Эти знания также обогащают наше понимание ядерной физики и поведения материи при экстремальных плотностях.
Чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы около миллиарда тонн на Земле, а внутренности настолько плотны, что протоны и электроны сжимаются вместе, образуя нейтроны.
