Астрофизики относят нейтронные звезды к чрезвычайно сложным астрономическим объектам. Исследование, проводимое международным научным институтом SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati), результаты которого были опубликованы в журнале Physical Review Letters, демонстрирует, что в некоторых отношениях эти звезды могут быть достаточно легко охарактеризованы, более того, они проявляют сходство с черными дырами.
Сколькими способами можно описать объект? Если взять в качестве примера яблоко, то глядя на него, можно оценить вес, форму и окраску плода, однако охарактеризовать его на любом-другом уровне крайне проблематично, например, оценить химический состав яблока по внешнему виду невозможно. Нечто подобное относится и к астрономическим объектам. До недавнего времени самая основная проблема, стоящая перед учёными, заключалась в описании нейтронных звезд на уровне ядерной физики. Дело в том, что эти звезды характеризуются чрезвычайно сложным составом. Следует отметить, что ранее было предложено несколько сложных уравнений для их описания. Однако на сегодняшний день нет ничего, чтобы могло указывать на их правильность. Теоретическое исследование, проводимое SISSA в сотрудничестве с Athens University, продемонстрировало, что нейтронные звёзды могут быть описаны в достаточно простых условиях, за счет наблюдения за структурой пространства-времени вокруг них.
По словам Georgios Pappas, первого автора исследования, проводимого SISSA, нейтронные звезды являются сложными объектами в большей степени из-за вещества, которыми они представлены. Он отмечает, что учёные описывают их как огромные атомные ядра с радиусом порядка 10 км. Нейтронная звезда — это то, что осталось от коллапса массивной звезды: материя весьма плотная, к тому же в большей степени состоит из нейтронов, говорит Pappas.
Ядерная физика обязана понять природу вещества, содержащегося в этих астрономических объектах. Однако сформулировать и описать всё, что происходит в нейтронных звездах весьма проблематично. По словам Pappas, в ходе исследовании его коллеги установили, что при использовании числовых методов, можно идентифицировать свойства, которые могут облегчить описание некоторых аспектов нейтронных звезд и окружающего из пространства-времени в весьма простой форме, аналогично описанию, применяемому для черных дыр.
Черные дыры — это действительно уникальные объекты: они растеряли всю материю и состоят исключительно из пространства-времени. Также, как и нейтронные звезды, черные дыры — это результат «краха» огромной звезды (в данном случае намного больше, чем звезды, дающей начало нейтронным звездам). Они считаются самыми совершенными объектами во Вселенной. Согласно проведенному исследованию. нейтронные звезды могут быть охарактеризованы подобным образом.
Учёные используют «мультиполюсные моменты» в качестве параметров для описания объектов. Моментов, необходимых для описания черной дыры, всего два: масса и угловая скорость — скорость с которой она вращается вокруг своей оси. Нейтронные звезды нуждаются в трёх моментах: массе, угловой скорости и «четырёхугольном» моменте, то есть коэффициенте, описывающем деформацию объект, обусловленную его вращением.
Проведённое исследование показало два весьма неожиданных результата. Во-первых, учёные обнаружили, что эти три параметра являются самодостаточными, так как моменты более высоких уровней весьма зависимы и могут быть получены из первых трёх. Во-вторых, описание, основанное на этих параметрах, никоем образом не зависит от уравнения состояния.
На практике, нейтронная звезда может быть описана в независимости от вещества, которое её образует. По словам Pappas, учёные могут реконструировать особенности нейтронной звезды, фактически, используя данные астрофизических наблюдений, например, данные о излучении, испускаемом нейтронной звездой, либо информацию об объектах, вращающихся вокруг звезд.
