На недавнем семинаре выступил Кирилл Краав с докладом об окнах неустойчивости релятивистских r-мод. Как мы уже не раз рассказывали, r-моды — это тип колебаний нейтронных звезд с динамикой, определяемой силой Кориолиса и квазитороидальным движением жидких частиц. Эти моды могут «раскачиваться» за счет механизма #неустойчивости Чандрасекара-Фридмана-Шаца, приводящего к трансформации энергии вращения звезды в энергию колебаний r-мод. «Накачка» мод может оказаться достаточно сильной, чтобы эти глобальные квазитороидальные #колебания компактной звезды спровоцировали гравитационно-волновой сигнал, достаточно мощный для детектирования современными гравитационно-волновыми обсерваториями. Такое детектирование могло бы дать ученым уникальную информацию о свойствах сверхплотного вещества нейтронных звезд.
Однако на сегодня #гравитационные #волны от r-мод не обнаружены. Возможно, это связано с недостаточной чувствительностью современных детекторов гравитационных волн, а возможно – с существованием эффективного механизма затухания r-мод. В «минимальном» сценарии роль этих механизмов играют сдвиговая и объемная #вязкость. Эти механизмы приводят к потери энергии r-моды со скоростью, зависящей от температуры вещества звезды (эффекты общей теории относительности при этом требуют определять температуру с поправкой на красное смещение).
Приравняв скорости потери энергии за счет вязкостей и скорость закачки энергии в r-моду за счет механизма Чандрасекара-Фридмана-Шаца, можно оценить так называемую критическую частоту вращения. На частотах выше критической при заданной температуре #вращение звезды будет неустойчивым и будет перекачиваться в энергию r-мод. Соответствующая область на диаграмме, где по осям отложены температура с учетом красного смещения и критическая частота, и называется окном неустойчивости. Оказывается, что в этой области находится ряд объектов из числа нейтронных звезд в маломассивных рентгеновских системах, что представляет собой проблему — они не должны «жить» в этой предполагаемой области неустойчивости. Поэтому представляет интерес исследование механизмов, которые модифицируют пределы окон неустойчивости r-мод.
Кирилл и его соавторы провели исследования, в котором, в отличие от минимального сценария учитываются релятивистские эффекты, небаротропность вещества #нейтронной звезды (зависимость давления не только от плотности энергии, но и от концентраций различных сортов частиц), а также диффузию частиц в звездном веществе. Оказалось, что при изучении релятивистских r-мод необходимо одновременно учитывать все эти эффекты. Исследования показали, что на низких скоростях вращения звезды релятивистские r-моды меньше усиливаются и сильнее поглощаются, чем нерелятивистские ньютоновские. При высоких скоростях вращения объемная и сдвиговая вязкости приводят к их более сильной диссипации, чем в нерелятивистском случае. В целом, при не слишком высоких температурах обычно игнорируемая в литературе #диффузия оказывается ведущим диссипативным механизмом для r-мод, заменяя сдвиговую вязкость.
