Резонанс гравитации и света — возможная причина необычных астрофизических взрывов, таких как гамма-всплески и быстрые радиовсплески
«Погасшие» звёзды способны производить интенсивные вспышки света, как показали исследователи. Изучение этого явления может пролить новый свет на некоторые из самых масштабных и загадочных взрывов во Вселенной.
Нейтронные звёзды — одни из самых необычных объектов во Вселенной. Эти коллапсировавшие ядра массивных звёзд обладают невероятной плотностью, вмещая массу, превышающую массу Солнца, в объеме, сопоставимом с городом. Они почти полностью состоят из связанных нейтронов, что делает их крупнейшими атомными ядрами в космосе. Благодаря этой экстремальной плотности, они обладают гравитационным притяжением, которое уступает только чёрным дырам. Их гравитация настолько сильна, что может притягивать свет на орбиты вокруг звезды и ускорять близлежащие объекты почти до скорости света.
Нейтронные звёзды сохраняют некоторый электрический заряд, и в сочетании с быстрым вращением звезды могут генерировать колоссальные магнитные поля — в некоторых случаях самые мощные магнитные поля во Вселенной. Сочетание интенсивных магнитных полей и сверхсильной гравитационной среды может привести к возникновению необычных физических явлений, как объяснили исследователи в статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv.
Одной из интригующих возможностей, которую исследовали учёные, является способность нейтронных звёзд испускать короткие, мощные вспышки света, питаемые самой гравитацией. Вспышки используют явление, известное как резонанс, когда триггерный механизм продолжает «закачивать» энергию в систему на нужной частоте, чтобы продолжать усиливаться. Сильные магнитные поля вокруг них генерируют огромное количество фотонов, фундаментальных частиц света. Обычно эти фотоны рассеиваются, добавляя излучения к общему свечению нейтронной звезды.
Но быстро вращающаяся нейтронная звезда может генерировать гравитационные волны. Астрономы уже обнаружили гравитационные волны от слияния чёрных дыр и нейтронных звёзд, но эти волны, вызванные вращением, будут иметь гораздо более высокую частоту. Они будут слишком слабы, чтобы их можно было обнаружить с Земли, но они могут передавать энергию от нейтронной звезды в область, где магнитные поля генерируют фотоны, и, если условия подходящие, вызывать резонанс.
Если бы волны имели правильную частоту, то они могли бы усиливать фотоны, которые бы каскадно проходили через сложную серию каналов, чтобы производить ещё больше фотонов непосредственно из гравитационного поля. Этот процесс усиливал бы сам себя, пока не закончился мощным всплеском излучения.
Исследователи полагают, что некоторые необычные астрофизические взрывы, такие как гамма-всплески и быстрые радиовсплески, могут быть вызваны этим резонансом гравитации и света. Это зависит от того, насколько хорошо гравитация может напрямую взаимодействовать со светом и производить фотоны — то, что, как известно, невероятно редко, но не невозможно.
Исследователи использовали известные вспышки нейтронных звёзд, чтобы установить пределы связи между гравитацией и светом, продемонстрировав, как эти мощные взрывы служат природной лабораторией для проверки некоторых из самых неожиданных взаимодействий во Вселенной.
