«Щебет» гравитационных волн поможет найти нейтронные звезды легче белого карлика
Нейтронные звезды с массой, меньшей, чем у белого карлика, могут существовать, и LIGO и Virgo могли бы их найти, считают физики из Колледжа искусств и наук Сиракузского университета в США. Своими соображениями на этот счет они поделились в статье на сервере препринтов arXiv.
Большинство известных нам нейтронных звезд имеют массу от 1,4 до 2,0 солнечных. Если звезда больше, в результате коллапса она превращается в черную дыру, если меньше — в белый карлик.
Нижний предел предсказал индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар 1930 году. Если масса белого карлика превышает солнечную примерно в 1,44 раза, это делает его нестабильным — и он, скорее всего, станет нейтронной звездой или черной дырой.
Когда умирают крупные звезды, они, исчерпав топливо, не просто коллапсируют, а делают это бурно — со взрывом сверхновой. При этом часть вещества улетает в окружающее пространство, а оставшееся ядро из нейтронной материи может быть и легче 1,4 солнечной массы. Останется ли оно стабильным?
Равновесие материи внутри нейтронной звезды описывается уравнением Толмена—Оппенгеймера—Волкова. Исходя из имеющимся сейчас данных, оно устанавливает пределы массы таких объектов от 1,1 до 2,17 масс Солнца. Однако подгонка параметров до экстремальных значений делает возможным снижение минимального предела до 0,4 солнечной массы.
Доказать или опровергнуть их существование могли бы гравитационные волны, испускаемые при слиянии таких нейтронных звезд (или нейтронной звезды и черной дыры — ее компаньона). Ученые проштудировали данные третьего наблюдательного цикла гравитационно-волновых обсерваторий Virgo и Advanced LIGO. Большинство зафиксированных в нем событий — столкновения больших черных дыр. Слияния мелких объектов порождают волны, сила которых — на пределе чувствительности детекторов. Наблюдения усложняются заметными приливными деформациями нейтронных звезд.
Авторы смоделировали, как эти деформации могут повлиять на издаваемый мелкими нейтронными звездами гравитационный «щебет» (чирп-сигналы, от англ. chirp), и начитали не менее возможных 2000 слияний нейтронных звезд массой до 70% солнечной.
Они признают, что не нашли прямых доказательств. Но напоминают, что гравитационно-волновая астрономия — на самой заре своего развития. С появлением более чувствительных гравитационных телескопов небольшие нейтронные звезды удастся найти либо их существование будет окончательно опровергнуто.
