Космос 13 февраля 2025

Эйнштейн был прав: его открытие поможет раскрыть тайну нейтронных звезд

Гравитационные волны, возникающие после столкновения нейтронных звезд, могут содержать информацию о том, из чего они состоят. Это открытие основано на теории Эйнштейна, предсказавшего гравитационные волны еще в 1915 году.

В 1915 году Альберт Эйнштейн сформулировал Общую теорию относительности, согласно которой гравитация — это результат искривления пространства-времени массивными объектами. Он предсказал, что если такие объекты ускоряются или сталкиваются, они должны испускать колебания в пространстве-времени — гравитационные волны.

Впервые эти волны зафиксировали только в 2015 году, спустя сто лет после предсказания. Теперь ученые используют их для изучения самых загадочных объектов во Вселенной — нейтронных звезд.

После взрыва массивной звезды остается нейтронная — объект диаметром всего 20 км, но с массой в два раза больше Солнца. Это самая плотная материя во Вселенной, но ученые до сих пор не знают, что скрывается в ее ядре.

Гравитационные волны, испускаемые при столкновении нейтронных звезд, могут помочь ответить на этот вопрос.

Когда две нейтронные звезды вращаются друг вокруг друга, они постепенно сближаются и в конечном итоге сталкиваются, вызывая мощный взрыв — килоновую. Остаток этого слияния, представляющий собой сверхплотный и быстро вращающийся объект, испускает гравитационные волны в узком диапазоне частот.

Астрономы провели компьютерное моделирование и выяснили, что после столкновения амплитуда гравитационных волн постепенно снижается, а сам сигнал очищается и звучит на одной частоте. Это явление назвали «длинным звоном».
Ученые считают, что в этом сигнале зашифрована информация о свойствах материи в ядре нейтронных звезд. Анализируя его, можно уточнить уравнение состояния вещества при экстремально высокой плотности.

Моделирование обширной области космоса, выполненное с помощью суперкомпьютера и основанное на стандартной космологической модели. Изображение предоставлено: NASA/CXC/E. Troja

Современные детекторы пока не могут зафиксировать «длинный звон», но их следующее поколение справится с этой задачей. Это поможет лучше понять, из чего состоят нейтронные звезды, а значит, приблизиться к разгадке фундаментальных законов физики, которые предсказал Эйнштейн более века назад.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.