Международная группа ученых предложила новую модель для объяснения загадочных сбоев, или глитчей, наблюдаемых у нейтронных звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Пульсары относятся к нейтронным звездам, которые представляют собой сверхплотные остатки массивных звезд, испускающие периодические импульсы. Однако иногда их точность нарушается из-за неожиданных сбоев или ускорения вращения. Это явление, называемое глитчем, следует степенному закону: низкоэнергетические сбои встречаются чаще, чем высокоэнергетические.
Астрофизики проанализировали 533 набора данных наблюдений пульсаров и предложили модель, основанную на сети квантовых вихрей. В отличие от предыдущих моделей, их подход не требует дополнительной настройки параметров, что делает его естественным объяснением степенного закона поведения энергий глитчей.
Известны две основные гипотезы, объясняющие глитчи: звездотрясения и сверхтекучие вихревые лавины. Хотя звездные землетрясения могут объяснить наблюдаемую степенную закономерность, они не охватывают все типы сбоев. В новой работе ученые предложили существование двух типов сверхтекучести в нейтронных звездах: s-волновой сверхтекучести во внешнем ядре и p-волновой сверхтекучести во внутреннем ядре.
Когда вихри с целыми квантовыми числами из внешнего ядра переходят во внутреннее ядро, они разделяются на вихри с полуцелыми квантовыми числами. В результате они образуют кактусоподобные структуры, известные как буджумы (англ. boojum), которые с течением времени переплетаются между собой, что и вызывает сбои.
Согласно результатам моделирования, показатель степени степенного поведения энергий сбоев (0,8 ± 0,2) в предложенной модели соответствует наблюдаемым данным (0,88 ± 0,03). Это подтверждает, что предложенная система точно отражает реальные процессы, происходящие в нейтронных звездах.