Новый взгляд на нейтронные звезды и теорию гравитации

Как сообщает сайт РИА Новости, новую модель строения нейтронных звезд и связанную с ней модификацию Общей теории относительности Эйнштейна предложили ученые Балтийского федерального университета имени И. Канта (БФУ) в составе международного коллектива. Статья опубликована в журнале Physics Letters B.

Нейтронные звезды, по словам ученых БФУ, это удивительные объекты небольшого размера (диаметром не более 30 километров), обладающие массой минимум вдвое большей, чем Солнце. На 90 процентов они состоят из нейтронов, а плотность вещества в центре такой звезды может превосходить плотность воды в квадриллион (10¹⁵) раз.

Для астрофизики эти объекты имеют особое значение, так как наблюдаемые звезды этого типа служат своего рода естественными лабораториями для проверки представлений о гравитации, физике атомного ядра и элементарных частиц при очень больших плотностях, объяснили ученые.

Один из ключевых вопросов физики нейтронных звезд — какова их максимально возможная масса? По словам ученых БФУ, до недавнего времени самой тяжелой нейтронной звездой, известной астрономам, был объект с массой 2,04 солнечной массы.

Однако в 2019 году детектор LIGO зафиксировал гравитационные волны (так называемое событие GW190814) от слияния массивной черной дыры массой порядка 23 солнечных массы с объектом, масса которого, по расчетам, немногим превосходила 2,5 солнечной массы. Изучая эту проблему, исследователи БФУ в составе научной группы разработали новую модель строения нейтронных звезд для теорий гравитации, которые отличаются от общей теории относительности (ОТО), предложенной Альбертом Эйнштейном.

ОТО — общепринятая в настоящее время теория гравитации, описывающая ее как проявление геометрии пространства-времени. Как объяснили специалисты БФУ, исследования парадоксальных объектов, не укладывающихся в принятые модели, имеют первостепенное значение для уточнения и модификации ОТО.

"Оказывается, если немного изменить уравнения гравитации Эйнштейна, максимальная масса нейтронных звезд может стать больше, чем допускается в ОТО. В перспективе, если гипотеза подтвердится, это не только откроет новые возможности для описания тяжелых нейтронных звезд, но, возможно, также изменит наш взгляд на проблему ускоренного расширения Вселенной", – сообщил Артем Асташенок.

Если будет подтверждено, что меньший объект в событии GW190814 – нейтронная звезда "нестандартной" массы, то, по словам ученых БФУ, этот факт станет косвенным подтверждением предложенной ими модели модифицированной гравитации.

"Наши результаты также помогут ответить на другой вопрос, давно волнующий астрофизиков. Наблюдения говорят о том, что существует "провал" по массе между нейтронными звездами и черными дырами. В рамках модифицированной ОТО, возможно, никакого провала и нет, а максимально возможная масса нейтронной звезды близка к минимально возможной массе черной дыры", – отметил Артем Асташенок.

В исследовании также приняли участие физики из Греции, Италии и Испании. В настоящее время специалисты БФУ изучают максимальный предел барионной массы нейтронных звезд в рамках простых моделей модифицированной гравитации. По их словам, величина этого предела может оказаться нижним порогом для массы черных дыр.