Забудьте о стали, забудьте об алмазе, забудьте даже о любимом чудо-материале графене – «ядерные макароны» может быть самым сильным материалом во вселенной.
Это странное вещество образуется при интенсивных давлениях внутри нейтронных звезд, и теперь исследователи проводят компьютерное моделирование, чтобы проверить, насколько оно является прочным.
Когда звезды определенного размера умирают, они взрываются как сверхновые, отбрасывают наружные слои и остается лишь плотное ядро, которое коллапсирет. Это ядро может затем образовать нейтронную звезду, которая содержит массу Солнца или двух в объекте шириной около 10 км. Эта невероятная плотность материала может вызвать некоторые довольно странные явления.
Ядерные макароны – одно из этих явлений. По мере того, как плотно упакованные нейтроны в звезде сжимаются и движуться в разных направлениях, они принимают различные формы, когда продвигаются все глубже в звезде. Эти движения нейтронов ученые сравнили с различными типами макарон.
Но об этих структурах мало что известно. Чтобы помочь разобраться в деталях, исследователи из Университета Макгилла, Университета Индианы и Калифорнийского технологического института создали компьютерное моделирование молекулярной динамики на разных слоях нейтронных звезд, от относительно холодной коры, до ядерных макарон в нижней коре, вплоть до плазмы кварк-глюона, которая, вероятно, составляет ядро.
С помощью этих симуляций команда растягивала и деформировала ядерные макароны, чтобы подтолкнуть их к своим пределам в течение двух миллионов лет процессорного времени. Исследование показало, что невероятная плотность этой этих ядерных макарон сделала этот материал примерно в 10 миллиардов раз сильнее, чем сталь, что делает ее самым прочным материалом во Вселенной.
«В экстремальных условиях здесь происходит много интересной физики, и поэтому понимание физических свойств нейтронной звезды – это способ для ученых проверить свои теории и модели», – говорит Мэтью Каплан, соавтор исследования.
Еще один интересный результат для исследования заключался в том, что неустойчивость этой ядерной пасты может быть достаточно сильной, чтобы генерировать гравитационные волны. Предыдущие обнаружения этого явления произошли от катаклизмов, например, слияния черных дыр или столкновения нейтронных звезд, но даже отдельные нейтронные звезды могут давать гораздо меньшую рябь, по словам команды исследователей.