Нове дослідження показало, як взаємодія кваркової матерії у процесі злиття нейтронних зірок може впливати на їхні фізичні характеристики та створювані гравітаційні хвилі, що дозволяє глибше зрозуміти ці явища.
Нейтронні зірки — це щільні залишки старих зірок, які стискаються після вибуху наднової. У подвійних системах нейтронні зірки можуть зливатися, що супроводжується виділенням гравітаційних хвиль і трансформацією матерії всередині них у кваркову форму. На останніх етапах злиття нейтронних зірок стискання і розширення їх матерії спричиняє розпад протонів і нейтронів на кварки, утворюючи кваркову матерію. Це відкриває нові можливості для вивчення надщільної матерії, яка залишається маловивченою навіть на теоретичному рівні.
Основною проблемою вчених було розробити точні моделі, що описують поведінку кваркової матерії під час злиття зірок. Такі моделі необхідні для коректного аналізу гравітаційних хвиль, які фіксують наземні обсерваторії. Головним фактором, що впливає на створення таких моделей, є об’ємна в’язкість матерії, яка характеризує втрати енергії внаслідок стиснення та розширення речовини. У новій роботі, опублікованій у “Physical Review Letters”, автори вивели формули для об’ємної в’язкості кваркової матерії за допомогою двох методів — голографічної дуальності та теорії збурень.
Отримані результати показали, що об’ємна в’язкість кваркової матерії досягає піка за нижчих температур, ніж у ядерної матерії, що може допомогти точно визначати момент її утворення під час злиття нейтронних зірок. Ці формули можуть бути використані для створення точних моделей цих процесів, а також для інтерпретації майбутніх даних про гравітаційні хвилі.
Автори дослідження зазначили, що подальші спостереження за злиттями нейтронних зірок допоможуть підтвердити теоретичні висновки і розширити знання про кваркову матерію, яка відіграє важливу роль у таких екстремальних умовах.