Чи світяться мертві зірки? Дивне гравітаційне явище може генерувати величезну кількість світла навколо нейтронних зірок, як показують нові дослідження.
Мертві зірки можуть спричиняти інтенсивні спалахи світла завдяки силі самої гравітації, продемонстрували дослідники. Розуміння цього явища може відкрити нові знання про деякі з найбільших і найзагадковіших вибухів у Всесвіті.
Нейтронні зірки є одними з найдивніших об’єктів у Всесвіті. Ці зруйновані ядра масивних зірок неймовірно щільні, містять більше маси, ніж усе Сонце, стиснуте до розмірів міста. Вони майже повністю складаються зі зв’язаних між собою нейтронів – по суті, нейтронні зірки є найбільшими атомними ядрами у космосі. Через таку неймовірну щільність вони мають гравітаційне тяжіння, яке перевершують лише чорні діри. Їх гравітація досить сильна, щоб витягувати світло на орбіти навколо зірки і прискорювати об’єкти поблизу майже до швидкості світла.
Попри свою назву, нейтронні зірки не є повністю нейтральними. Вони зберігають певний електричний заряд, і в поєднанні зі швидким обертанням зірки – найшвидші з них обертаються швидше, ніж кухонний блендер – він може створювати справді величезні магнітні поля – в деяких випадках найпотужніші магнітні поля у Всесвіті.
Поєднання інтенсивних магнітних полів і надсильного гравітаційного середовища може призвести до появи нової дивної фізики, пояснюють дослідники в статті, яка була завантажена в базу даних препринтів arXiv в червні, але ще не пройшла рецензування.
Однією з цікавих нових можливостей, яку дослідили вчені, є здатність нейтронних зірок випромінювати короткі, величезні сплески світла, що живляться самою гравітацією. Ці спалахи використовують явище, відоме як резонанс, коли пусковий механізм продовжує закачувати енергію в систему на потрібній частоті, щоб продовжувати посилюватися. Резонанс зустрічається у фізиці повсюди. Мабуть, найвідомішим прикладом є гітарна струна: коли її смикають, вона вступає в резонанс з корпусом гітари, значно посилюючи власний звук.
У випадку нейтронних зірок сильні магнітні поля навколо них генерують величезну кількість фотонів, фундаментальних бітів світла. Зазвичай ці фотони розсіюються і розсіюються, додаючи до загального світіння нейтронної зірки.
Але нейтронна зірка, що швидко обертається, може генерувати гравітаційні хвилі, які є пульсаціями в тканині простору-часу. Астрономи вже виявили гравітаційні хвилі від зіткнень чорних дір і нейтронних зірок, але ці хвилі, що генеруються обертанням, були б набагато високочастотнішими. Вони були б занадто слабкими, щоб їх можна було виявити з Землі, але вони могли б переносити енергію від нейтронної зірки в область, де магнітні поля генерують фотони, і, якщо умови будуть сприятливими, викликати резонанс.
Якби хвилі мали правильну частоту, вони могли б підсилювати фотони, які б каскадом проходили через складну серію каналів, створюючи ще більше фотонів безпосередньо з гравітаційного поля. Цей процес нарощувався б сам по собі, поки не розпався б, вивільнивши сплеск випромінювання.
Дослідники вважають, що деякі дивні астрофізичні вибухи, такі як гамма-сплески та швидкі радіосплески, можуть бути спричинені цим гравітаційно-світловим резонансом. Це залежить від того, наскільки добре гравітація може безпосередньо з’єднуватися зі світлом і виробляти фотони – те, що, як ми знаємо, неймовірно рідкісне, але не неможливе.
Дослідники використовували відомі спалахи нейтронних зірок, щоб встановити межі зв’язку між гравітацією і світлом, демонструючи, як ці потужні вибухи слугують власною лабораторією природи для тестування деяких найнесподіваніших взаємодій у Всесвіті.
Читайте також: