Горы Магнуса на нейтронных звездах могут стать источником гравитационных волн
Нейтронные звёзды — одни из самых плотных объектов во Вселенной. Их вещество сжато до состояния, близкого к ядерному, а внешняя оболочка, кора, состоит из кристаллической решётки. Любая деформация такой звезды, даже небольшая, может сделать её источником гравитационных волн — колебаний пространства-времени, которые сейчас активно ищут детекторы LIGO и Virgo.
В новой работе, опубликованной на arXiv, исследователи рассмотрели возможный механизм возникновения таких деформаций — так называемые «горы Магнуса». Название связано с силой Магнуса, которая действует на вращающиеся объекты в потоке жидкости или газа. В контексте нейтронной звезды она возникает при взаимодействии сверхтекучих вихрей внутри звезды с её упругой корой.
Сверхтекучесть — квантовое явление, при котором жидкость течёт без трения. В недрах нейтронных звёзд нейтроны могут образовывать сверхтекучую жидкость, пронизанную вихрями. Эти вихри, как считается, закрепляются в коре, что называется пиннингом. Если вихри расположены несимметрично относительно оси вращения, сила Магнуса вызывает деформацию коры.
Учёные построили упрощённую модель звезды в виде бесконечного цилиндра с жидкостью внутри, тонким океаном и корой. Они решили уравнения движения для жидкости и упругой оболочки совместно, что позволило рассчитать величину деформации и связанный с ней массовый квадруполь — параметр, определяющий интенсивность гравитационного излучения.
Результаты показали, что текущий (массовый) квадруполь в такой модели равен нулю, однако массовый квадруполь может достигать значений порядка 10^-5. Это очень большая величина по сравнению с оценками для других механизмов. Авторы отмечают, что такие деформации ограничиваются лишь прочностью коры и силой пиннинга вихрей.
Полученные значения делают подобные «горы» перспективными для обнаружения непрерывных гравитационных волн современными и будущими детекторами. Особенно интересно, что даже небольшая асимметрия в распределении вихрей способна создать заметный сигнал.
Пока модель остаётся упрощённой — реальная нейтронная звезда сложнее бесконечного цилиндра. Тем не менее, по словам авторов, работа мотивирует создание более реалистичных моделей, которые учтут сферическую геометрию, магнитные поля и другие факторы. Это важный шаг к пониманию того, какие деформации могут существовать на нейтронных звёздах и будут ли они доступны для наблюдений.
