Этот рекордный пульсар «Черная вдова» является самой массивной нейтронной звездой

Одна из самых экстремальных звезд Млечного Пути стала еще более сумасшедшей.

Ученые измерили массу нейтронной звезды PSR J0952-0607 и обнаружили, что это самая массивная нейтронная звезда. обнаружены еще, и их масса в 2,35 раза больше массы Солнца.

Если это правда, это очень близко к теоретическому верхнему пределу массы около 2,3 масс Солнца для нейтронных звезд, что представляет собой прекрасную лабораторию для изучая эти сверхплотные звезды, которые, как мы думаем, находятся на грани коллапса, в надежде лучше понять странное квантовое состояние материи, из которой они состоят.

«Мы примерно знаем, как ведет себя материя при плотности ядер, как в ядре атома урана», — сказал астрофизик Алекс Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли.

«Нейтронная звезда подобна одному гигантскому ядру, но когда у вас есть одно-и- половина солнечной массы этого материала, что составляет около 500 000 земных масс ядер, сцепленных вместе, совершенно неясно, как y будет вести себя.»

Нейтронные звезды — это коллапсирующие ядра массивных звезд, масса которых составляла от 8 до 30 масс Солнца, прежде чем они стали сверхновыми и унесли большую часть своей массы в космос.

Эти ядра, примерно в 1,5 раза превышающие массу Солнца, являются одними из самых плотных объектов во Вселенной; единственное, что плотнее, — это черная дыра.

Их масса упаковывается в сферу диаметром всего 20 километров (12 миль) или около того; при такой плотности протоны и электроны могут объединяться в нейтроны. Единственное, что удерживает этот шар нейтронов от коллапса в черную дыру, — это сила, необходимая для того, чтобы они заняли одно и то же квантовое состояние, называемое давлением вырождения.

В некотором смысле это означает, что нейтронные звезды ведут себя как массивные атомные ядра. Но что происходит в этот переломный момент, когда нейтроны образуют экзотические структуры или растворяются в супе из более мелких частиц, трудно сказать.

PSR J0952-0607 уже была одной из самых интересных нейтронных звезд в Млечном Пути. Путь. Это то, что известно как пульсар — нейтронная звезда, которая вращается очень быстро, а полюса испускают струи излучения. Когда звезда вращается, эти полюса проносятся мимо наблюдателя (нас) наподобие космического маяка, так что кажется, что звезда пульсирует.

Эти звезды могут быть безумно быстрыми, скорость их вращения измеряется миллисекундами. PSR J0952-0607 — второй по скорости пульсар в Млечном Пути, вращающийся со скоростью 707 оборотов в секунду. (Самый быстрый из них лишь немного быстрее, со скоростью вращения 716 раз в секунду.)

Это также то, что известно как пульсар «черная вдова». Звезда находится на близкой орбите с двойным компаньоном — настолько близко, что ее огромное гравитационное поле притягивает материал от звезды-компаньона. Этот материал образует аккреционный диск, который вращается и питает нейтронную звезду, как вода, вращающаяся вокруг водостока. Угловой момент от аккреционного диска передается звезде, что приводит к увеличению скорости ее вращения.

Команда под руководством астрофизика Роджера Романи из Стэнфордского университета хотела лучше понять, как PSR J0952-0607 вписывается в временную шкалу этот процесс. Двойная звезда-компаньон крошечная, ее масса составляет менее 10 процентов от массы Солнца. Исследовательская группа тщательно изучила систему и ее орбиту и использовала эту информацию для получения новых точных измерений пульсара.

Их расчеты дали результат, в 2,35 раза превышающий массу Солнца, плюс или минус принять 0,17 массы Солнца. Предполагая, что начальная масса стандартной нейтронной звезды примерно в 1,4 раза превышает массу Солнца, это означает, что PSR J0952-0607 высосал из своего двойного компаньона материю, эквивалентную всей солнечной. Команда говорит, что это действительно важная информация о нейтронных звездах.

«Это обеспечивает некоторые из самых сильных ограничений на свойство материи в несколько раз выше плотности, наблюдаемой в атомных ядрах. Действительно, многие другие Этот результат исключает популярные модели физики плотной материи», — пояснил Романи.

«Высокая максимальная масса нейтронных звезд предполагает, что это смесь ядер и их растворенных верхних и нижних кварков на всем пути до ядра. Это исключает многие предполагаемые состояния материи, особенно с экзотическим внутренним составом».

Двойная система также показывает механизм, посредством которого изолированные пульсары без двойных компаньонов могут иметь миллисекундные скорости вращения. Спутник J0952-0607 почти исчез; как только он будет полностью поглощен, пульсар (если он не перевернется за верхний предел массы и не рухнет дальше в черную дыру) еще некоторое время сохранит свою безумно быструю скорость вращения.

И он будет один, точно так же, как и все другие изолированные миллисекундные пульсары.

«По мере того, как звезда-компаньон развивается и начинает становиться красным гигантом, материал перетекает к нейтронной звезде, и это раскручивает нейтронную звезду. из нейтронной звезды начинают вылетать частицы. Затем этот ветер попадает в звезду-донор и начинает сдирать вещество, и со временем масса звезды-донора уменьшается до массы планеты, а если проходит еще больше времени, то она вообще исчезает», — Филиппенко. сказал.

«Итак, вот как могли образоваться одиночные миллисекундные пульсары. Они не были одинокими с самого начала — они должны были быть в бинарной паре — но они постепенно испаряли своих спутников, и теперь они одиночные.»

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.