Кассиопея А оказалась сверхтекучей нейтронной звездой

"Внутренности" нейтронной звезды под названием Кассиопея А, вероятно, находятся в сверхтекучем состоянии. Такой вывод был сделан двумя группами теоретиков, анализировавшими данные наблюдений за этой звездой. Статьи ученых приняты к публикации в журналы Physical Review Letters и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Коротко о выводах астрофизиков пишет портал Nature News.

Нейтронные звезды образуются в результате взрыва сверхновых и представляют собой конечный этап жизни "исходных" светил. Эти объекты отличает очень малый размер - около 20-30 километров в диаметре - и чрезвычайно высокая плотность. Она настолько велика, что составляющие вещество протоны и электроны "слипаются" с образованием нейтронов.

Некоторые теоретики предполагают, что материя нейтронных звезд может пребывать в сверхтекучем состоянии - то есть ее вязкость становится нулевой. Сверхтекучие жидкости обладают рядом интересных свойств, и необычное предположение ученых хорошо объясняло некоторые особенности изменения температуры и магнитного поля нейтронных звезд. Однако фактических подтверждений гипотезы о сверхтекучести у специалистов не было.

В 2004 году две группы астрофизиков-теоретиков определили параметры падения температуры нейтронной звезды после того, как ее вещество перейдет в сверхтекучее состояние. Однако без данных непосредственных наблюдений исследователи не могли уточнить, при какой температуре происходит переход.

Необходимая ученым информация была получены в результате наблюдения Кассиопеи А с использованием орбитальной рентгеновской лаборатории Chandra. Анализировавшие полученные данные астрономы показали, что с 1999 года, когда была обнаружена эта звезда, ее температура снизилась на четыре процента. Изменения температуры других нейтронных звезд происходят настолько медленно, что их невозможно зарегистрировать на небольших промежутках времени.

Новые данные позволили теоретикам вычислить температуру перехода "внутренностей" Кассиопеи А в сверхтекучее состояние. Одна группа заключила, что это произошло при температуре 0,5 миллиарда кельвинов, а вторая - что температура перехода находится в пределах от 0,7 до 0,9 миллиарда кельвинов (ноль кельвинов соответствует минус 273,15 градуса Цельсия). Также специалисты описали процессы, приводящие к появлению вещества в необычном состоянии.

В прошлом году другой коллектив астрономов описал рекордно тяжелую нейтронную звезду среди всех известных. Ее масса составляет около 1,97 солнечных, что превышает пределы, постулированные в рамках существующих гипотез, которые объясняют природу нейтронных звезд.

Физики научились делать невидимыми большие объекты

Физики разработали новый принцип, который позволяет делать невидимыми предметы размером до двух миллиметров. Все существующие до сих пор технологии скрывали от наблюдателя объекты, размер которых сравним с длиной волны света. Работы сразу двух групп ученых появились в журналах Physical Review Letters и Nature Communications, а их краткое изложение приведено на портале Science News.

Теоретические принципы, показывающие, как именно можно делать объекты невидимыми для наблюдателя, были описаны в 2000 году британским физиком Джоном Пендри. Ученый, и все, кто позже воплощал приведенные им выкладки на практике, опирались на использование метаматериалов. Этим термином называют особые материалы, свойства которых определяются в первую очередь их структурой, а не химическим составом. В частности, некоторые метаматериалы могут необычным образом искривлять пути прохождения лучей света. Если поместить рядом с фрагментом такого метаматериала какой-либо объект, то можно добиться иллюзии его отсутствия (отраженные от объекта лучи не достигнут наблюдателя). Подробнее о метаматериалах и примерах их использования можно прочитать здесь и здесь.

На сегодняшний день было создано относительно немного примеров практической реализации невидимости с использованием метаматериалов и, кроме того, все маскируемые объекты были чрезвычайно маленькими. Авторы новой работы предложили принципиально иной метод - объекты становятся невидимыми для наблюдателя благодаря кальциту, или известковому шпату. Этот минерал, имеющий формулу CaCO₃ (карбонат кальция), является самым распространенным биоминералом в природе.

В нижней части маскировочного устройства находится фрагмент кальцита в форме пирамиды. Благодаря способности этого минерала, обладающего кристаллической структурой, особым образом преломлять лучи света различной поляризации за счет организации кристалла, с некоторых точек зрения пирамида видна как плоская поверхность. Когда отраженный от маскируемого объекта свет попадает в созданное учеными устройство, он сначала проходит сквозь две соединенные друг с другом призмы, а затем отражается от самой нижней части, попадает в нижнюю из призм и выходит наружу. При этом выходящие из устройства лучи "выглядят" так, как будто их направление менялось только один раз.

Если разместить на устройстве из кальцита маскируемый объект (ученые использовали небольшой фрагмент металла), то при использовании света определенной поляризации, при взгляде сквозь кристалл этот объект становится невидимым. Пока устройство работает только в том случае, когда маскируемый объект расположен строго в определенном месте. В будущем ученые намерены расширить возможности кальцита.