Звёздная кора в 10 миллиардов раз прочнее стали

Чарльз Горовиц (Charles Horowitz), профессор физического факультета колледжа искусств Индианы, пришел к этому выводу после того, как в университете Индианы и в Лос-Аламосской Национальной Лаборатории, Нью-Мексико, были проведены крупномасштабные компьютерные моделирования динамики молекул. Работа была опубликована 8 мая в журнале Physical Review Letters.

Обладая чрезвычайной силой тяжести и вращаясь со скоростью 700 раз в секунду, нейтронные звезды - массивные звезды, разрушившиеся, как только их ядра прекратили термоядерный синтез и выработку энергии. Нейтронные звёзда занимают второе место по плотности после черных дыр. Так чайная ложка материи нейтронной звезды весила бы приблизительно 100 миллионов тонн.

Ученые хотят понять структуру поверхности нейтронных звезд, так как поверхностные неоднородности коры, или, проще говоря, горы, излучают гравитационные волны, что в свою очередь создаёт рябь в пространстве-времени. Понимание того, насколько высокой может стать гора, прежде чем она обрушиться под воздействием силы тяжести, или другими словами оценка разрушающей деформации коры, улучшит понимание звёздных землетрясений и гигантских вспышек магнетаров.

"Отслеживая отдельные движения 12 миллионов частиц, мы моделировали небольшую область коры нейтронной звезды, - рассказывает Горовиц. – После этого мы вычисляли, как искажается кора и, в конечном счете, как ломается под чрезвычайным весом горы".

Моделирование было выполнено на большом компьютерном кластере Лос-Аламоской Национальной Лаборатории. Модель основана на меньших версиях, созданных в университете Индианы с помощью специального компьютера для расчёта молекулярной динамики. Моделирование идентифицировала кору нейтронной звезды, которая по прочности значительно превзошла  любой земной материал.

Кора бывает настолько плотной, что она испускает гравитационные волны, которые могут не только изменить периоды вращения некоторых звезд, но и быть зафиксированы телескопами интерферометрами. Эта научно-исследовательская работа, названная "разрушающая деформация коры нейтронной звезды и гравитационные волны" может быть найдена здесь.

"Максимальный возможный размер этих гор зависит от разрушающей деформации коры, - продолжает Горовиц. - Сильная деформация быстро вращающихся нейтронных звезд, достаточно больших, чтобы эффективно излучать гравитационные волны, должна поддерживать достаточно большие горы".

Из-за интенсивного давления на поверхности нейтронных звездах, структурные изъяны и примеси, которые обычно уменьшают прочность такие вещей как скалы и сталь, не затрагивают кристаллы, сформированные во время термоядерного синтеза. Кора сжатая гравитационной силой может противостоять разрушающей деформации в 10 миллиардов раз лучше, чем сталь.

В начале этого года, Горовиц, за его вклад в исследование плотной плазмы, был избран членом американского Физического Общества - организация выдающихся физиков США. Его новая работа с нейтронными звездами была поддержана американским Министерством энергетики и корпорацией IBM.

По материалам esciencenews