RW Space

На окраине Млечного Пути происходит что-то странное.

В скоплении звезд, скользящих по внешним окраинам галактики, астрономы обнаружили нечто очень маленькое и очень плотное, кружащееся в орбитальном танце. с миллисекундным пульсаром. По их словам, есть только две вещи, которыми может быть загадочный объект: нейтронная звезда или черная дыра, но любая из этих вещей может стать захватывающей находкой.

Если это нейтронная звезда, она может быть самым тяжелым в своем роде, который мы когда-либо видели. Если это черная дыра, то она самая легкая в своем роде.

С массой, эквивалентной от 2,09 до 2,71 Солнца, она находится в нижнем конце пустыни компактных объектов, известной как нижняя граница массы – пустыня. от 2,2 до 5 солнечных масс, в которых когда-либо было обнаружено очень мало нейтронных звезд или черных дыр.

«Любая возможность природы компаньона интересна», — говорит астрофизик Бен Стэпперс из Манчестерского университета. «Система пульсар-черная дыра станет важной целью для проверки теорий гравитации, а тяжелая нейтронная звезда обеспечит новое понимание ядерной физики при очень высоких плотностях».

Нейтронные звезды и черные дыры очень близки связанный. Оба они представляют собой сверхплотные объекты, образующиеся в результате гравитационного коллапса ядра массивной звезды после ее смерти.

Разница заключается в массе. Нейтронная звезда может быть примерно в 2,3 раза больше массы Солнца. Ее полному коллапсу препятствует так называемое давление вырождения, при котором несколько частиц одинаковой квантовой природы не могут занимать одно и то же состояние, включая физическое пространство.

Но частицы внутри нейтронной звезды упакованы очень плотно. как они могут получить; звезда аналогична одному большому атомному ядру.

Однако добавьте больше массы, и даже давление вырождения не сможет предотвратить дальнейший коллапс. Таким образом, более массивные ядра должны, по крайней мере теоретически, полностью коллапсировать в черные дыры.

Однако, несмотря на то, что верхний предел массы нейтронной звезды составляет около 2,3 Солнца, очень и очень мало черных дыр было обнаружено ниже 5 солнечных. массы. Ненаблюдаемые размеры между числами — это меньший разрыв в массе.

Международная группа исследователей под руководством астрофизиков Юэна Барра и Арунимы Дутта из Института радиоастрономии Макса Планка обнаружила объект, изучая странный миллисекундный пульсар. под названием PSR J0514-4002E, расположенное в скоплении звезд под названием NGC 1851 примерно в 54 000 световых годах от центра галактики.

Радиоданные, собранные массивом MEERKat в Южной Африке, выявили присутствие невидимого двойного компаньона. на орбите пульсара длительностью 7,44 дня; исследователи хотели знать, что это был за объект.

Миллисекундные пульсары, видите ли, представляют собой нейтронные звезды, которые вращаются чрезвычайно быстро. Во время вращения они излучают радиоволны через определенные промежутки времени. PSR J0514-4002E вращается со скоростью 170 раз в секунду, пульсируя, как статический звук. Поскольку его время очень точное, астрономы могут искать крошечные изменения в импульсах и использовать эту информацию для расчета характеристик пульсара, а также его расстояния и любых двойных спутников.

«Подумайте об этом. это как возможность вывести почти идеальный секундомер на орбиту звезды, находящейся на расстоянии почти 40 000 световых лет, а затем замерить время этих орбит с точностью до микросекунды», — говорит Барр.

Используя эти данные о времени пульсара, исследователи смогли рассчитать расстояние до PSR J0514-4002E, массу пульсара и массу система в целом. Вычитая массу пульсара, они смогли определить массу загадочного объекта.

Объект слишком тусклый, чтобы быть звездой главной последовательности, и слишком массивный, чтобы быть белым карликом. (это компактный объект легче нейтронной звезды по шкале мертвых звезд). Остается только две возможности: нейтронная звезда или черная дыра.

На данном этапе невозможно сказать, какая именно, но исследователи полагают, что это продукт предыдущего слияния двух нейтронных звезд. Несколько лет назад подобное столкновение, обнаруженное с помощью гравитационных волн, привело к образованию объекта массой 2,6 солнечных. С верхним пределом в 2,76 солнечных масс эта последняя находка имеет шанс стать более крупной нейтронной звездой. Если ни одна из них на самом деле не является черной дырой.

Теперь, когда она была найдена, исследователи полны решимости раскрыть ее личность.

«Мы еще не закончили с этой системой. », — говорит Датта. «Раскрытие истинной природы компаньона станет поворотным моментом в нашем понимании нейтронных звезд, черных дыр и всего, что может скрываться в массе черной дыры».

Открытие было опубликовано в журнале Наука.