На сегодняшний день известно лишь об одном слиянии нейтронных звёзд. Это означает, что данных об этих космических явлениях ничтожно мало. У учёных есть несколько ответов на многие вопросы, которые возникают, когда они задаются вопросом: что происходит, когда сталкиваются такие массивные объекты.
К счастью, условия могут быть частично смоделированы на Земле благодаря ускорителю тяжелых ионов GSI.
Сталкивающиеся звёзды, сталкивающиеся частицы
Учёные из Технического университета Мюнхена и Центра исследований тяжёлых ионов в GSI Helmholtz в Германии (коллаборация HADES) недавно использовали ускоритель тяжёлых ионов GSI для моделирования нейтронного столкновения, прямо здесь, на Земле.
Как сообщает Science Alert, некоторые условия столкновений тяжёлых ионов аналогичны условиям столкновений нейтронных звёзд. Плотности и температуры, в частности, напоминают огромное влияние двух нейтронных звёзд.
Таким же образом, виртуальные фотоны создаются в столкновениях нейтронных звёзд, эти частицы могут также появляться, когда два тяжёлых иона сталкиваются со скоростями, близкими к скорости света.
Однако виртуальные фотоны появляются очень редко и являются довольно слабыми.
«Нам пришлось записать и проанализировать около 3 миллиардов столкновений, чтобы окончательно восстановить 20 000 измеримых виртуальных фотонов», — сказал физик TUM Юрген Фриз в пресс-релизе .
Обнаружение черенковского излучения
Чтобы обнаружить слабые частицы, команда разработала большую нестандартную камеру – 1,5 квадратных метра – которая может обнаруживать слабые черенковские диаграммы направленности, генерируемые продуктами распада виртуальных фотонов.
“К сожалению, свет, излучаемый виртуальными фотонами, чрезвычайно слабый. Таким образом, задача нашего эксперимента заключалась в том, чтобы найти световые паттерны”, – сказал Фриз.
Их никогда не было видно невооруженным глазом. Поэтому исследователи разработали метод распознавания образов, при котором фотография в 30000 пикселей растирается за несколько микросекунд с использованием электронных масок. Этот метод дополняется использованием нейронных сетей и искусственного интеллекта.
В ходе своих исследований группа определила, что две сталкивающиеся нейтронные звезды, каждая из которых имеет массу в 1,35 раза больше массы Солнца, будут излучать температуры в 800 миллиардов градусов Цельсия.
Взгляд в раннюю Вселенную
Эксперимент не только даёт понимание материи кварка (материя КХД), которая была распространена во Вселенной через мгновение после Большого Взрыва, но и показывает, что плазма кварков и глюонов перешла в нуклоны и другие связанные адронные состояния в ранней Вселенной.
Считается, что подобные состояния материи при более низких температурах всё ещё существуют внутри компактных звёздных объектов, таких как нейтронные звёзды. Образование такого космического вещества в столкновениях тяжёлых ионов обеспечивает доступ к исследованиям микроскопической структуры вещества КХД.
