Моделирование r-мод в гибридных звёздах: новый взгляд на внутренности пульсаров

Международная группа астрофизиков представила новую модель диссипативной динамики r-модной нестабильности в гибридных звёздах — компактных объектах, ядро которых может содержать смешанную фазу адронной и кварковой материи. Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

R-моды — это колебания вращающейся звезды, связанные с гравитационным излучением. Их стабильность зависит от вязкости материи, что позволяет изучать экстремальные состояния вещества в недрах нейтронных звёзд. Авторы работы использовали байесовский статистический подход для оценки временных масштабов сдвиговой и объёмной вязкости, вызывающих затухание r-мод.

В расчётах учитывались данные наблюдений маломассивных рентгеновских двойных систем (LMXB) и ограничения на массу-радиус пульсаров, полученные телескопом NICER. Для гибридной звезды массой 1,5 массы Солнца была вычислена минимальная частота вращения 451,87 Гц при температуре 0,259 МэВ, а для звезды массой 1,75 M? — 517,47 Гц при 0,234 МэВ.

Полученные временные масштабы сдвиговой вязкости составили (4,99+0,49-0,52)?10^8 T^(5/3) секунд, а объёмной — (2,150+1,23-0,60)?10^19 (T^4?10^(-12)+T^2?10^(-6))^(-1) ?^(-2) секунд. Эти значения используются для построения «окна нестабильности» — области на диаграмме частота-температура, где r-моды становятся неустойчивыми.

Сравнение с наблюдениями показало, что модель объясняет стабильность миллисекундных пульсаров как в радиодиапазоне, так и среди LMXB-популяции. В частности, для пульсаров XTE J0929-314, XTE J1807-294, J0437-4715 и J2124-3358 теоретические предсказания согласуются с экспериментальными данными.

Результаты демонстрируют, что байесовский вывод в сочетании с феноменологией r-мод даёт мощный инструмент для ограничения транспортных свойств плотной гибридной материи. Это приближает учёных к пониманию того, какие экзотические фазы могут существовать в центрах нейтронных звёзд.