Рентгеновский орбитальный телескоп "Чандра" обнаружил в недрах нейтронной звезды Кассиопея А, возникшей около 330 лет назад после взрыва сверхновой, сверхтекучую и сверхпроводящую жидкость, говорится в статьях, опубликованных двумя группами исследователей в журналах Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters и Physical Review Letters.

Нейтронная звезда возникает после взрыва сверхновой. Ее размер не превышает размеров небольшого города, однако вещество по плотности в 10-15 раз выше плотности атомного ядра - "щепотка" вещества нейтронной звезды весит более 500 миллионов тонн. Гравитация "вдавливает" электроны в протоны, превращая их в нейтроны, почему нейтронные звезды и получили такое название.

Физики-теоретики разработали детальные модели поведения материи при такой высокой плотности, которые, в частности, допускают возможность существования сверхтекучей жидкости. Такая жидкость создавалась в лабораториях на Земле. Она способна, например, течь вверх и утекать из герметично закрытых контейнеров.

Сверхтекучая жидкость из заряженных частиц является также сверхпроводником, то есть способна проводить электрический ток без потерь.

Наблюдения с помощью "Чандры" показали, что температура Кассиопеи А быстро снижается - примерно на 4% за 10 лет.

"Быстрое охлаждение Кассиопеи А, обнаруженное "Чандрой", - первое прямое свидетельство того, что ядро таких нейтронных звезд состоит на самом деле из сверхтекучего и сверхпроводящего материала", - говорит руководитель одного из исследований Петр Штернин, научный сотрудник петербургского Физико-технического института имени Иоффе РАН.

Обе группы показали, что такое быстрое охлаждение объясняется формированием сверхтекучей нейтронной жидкости в ядре нейтронной звезды. Теория предсказывает, что нейтронная звезда должна пройти через период охлаждения до сверхтекучего состояния по мере того, как в звезде формируются нейтрино (неуловимые элементарные частицы, могут не задерживаясь пролететь сквозь всю планету) и покидают звезду, унося энергию. Быстрое охлаждение, как ожидается, продлится несколько десятилетий, а затем начнет замедляться.

Сверхтекучую жидкость в земных лабораториях получают путем охлаждения гелия до температур, близких к абсолютному нулю. Однако в нейтронных звездах она возникает при температурах около миллиарда градусов, поскольку частицы в этом случае влияют друг на друга с помощью сильного ядерного взаимодействия - силы, которая удерживает кварки внутри частиц, а протоны и нейтроны внутри атомного ядра. До сих пор ученым не было известно значение этой критической температуры, но теперь им удалось определить диапазон ее возможных значений - от полумиллиарда до миллиарда градусов Цельсия.

"Это делает Кассиопею А настоящим подарком, поскольку мы сумели застать очень юную молодую нейтронную звезду в правильный момент времени", - говорит соавтор исследования Мадаппа Пракаш (Madappa Prakash) из университета Огайо.

Темп охлаждения свидетельствует, что немногие протоны, оставшиеся внутри нейтронной звезды, должны находиться в сверхтекучем и, следовательно, в сверхпроводящем состоянии.

В земных лабораториях сверхпроводимость исчезает при температурах выше 100-200 градусов Цельсия ниже нуля. Однако при сверхвысоких давлениях внутри нейтронной звезды сверхпроводимость сохраняется при миллиарде градусов.

источник: РИА Новости