Нейтронная звезда, которая подошла к пределам возможного

Астрономы обнаружили необычайно тяжёлую нейтронную звезду – они считают, что её масса близка к пределу для данного класса объектов.

Нейтронные звезды – это тела небольшого размера (диаметром 10-20 километров) с невероятно высокой плотностью. Их масса примерно такая же, как и у нашего Солнца. Чтобы иметь понимание, о чём идёт речь – вспомните, каковы размеры кусочка сахара, который вы, возможно, кладёте себе в чай по утрам. А теперь представьте, что этот кусочек сахара весит 100 миллионов тонн – примерно как всё человеческое население. Нейтронные звёзды – это самые плотные объекты во Вселенной, если не брать во внимание чёрные дыры.

Учёные изучают нейтронные звёзды десятилетиями. И многие из загадок, которые таятся в недрах этих объектов, пока остаются неразрешёнными. Вот вам парочка примеров: раз внутри этих звёзд такое огромное давление, не означает ли это, что нейтроны, из которых они состоят, в какой-то момент разлетятся на кварки? И где находится тот переломный момент, когда гравитация возрастает настолько, что получает полную власть над материей? То есть, когда же всё-таки образуется чёрная дыра?

«В жизни нейтронных звёзд есть такой момент, когда их внутренняя плотность становится настолько высокой, что нейтроны уже не могут сопротивляться дальнейшему коллапсу», сказал соавтор исследования, астроном Национальной радиоастрономической обсерватории Скотт Рэнсом. «С каждым разом, как мы находим «самую массивную нейтронную звезду», мы приближаемся к определению этой переломной точки. Это помогает нам понять физику материи при невероятно высоких плотностях».

Нейтронная звезда под номером J0740+6620 находится примерно в 4600 световых годах от Земли. Используя данные двенадцати с половиной лет наблюдений, а также производя наблюдения с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк, астрономы проекта NANOGrav смогли вычислить массу J0740+6620 – она оказалась в 2,14 больше солнечной. Это приближается к теоретическим пределам того, насколько массивным и компактным может быть объект — не «раздавливая» при этом себя силой собственной гравитации, то есть не коллапсируя в черную дыру.

J0740+6620 — это разновидность вращающейся нейтронной звезды, известной как пульсар. Пульсары – звёзды с мощным магнитным полем. Они испускают потоки излучения из своих магнитных полюсов,  и сияют в космосе, словно маяки. J0740+6620 — миллисекундный пульсар. Это тип пульсаров, которые очень быстро вращаются вокруг своей оси, совершая сотни оборотов в секунду. Период данного пульсара составляет 2,89 мс и он находится в двойной системе с белым карликом, который, по данным наблюдений в оптическом и ближнем инфракрасном диапазоне, является самым холодным белым карликом в системе с миллисекундным пульсаром.

Массу J0740+6620 астрономы измерили с помощью явления под названием «Эффект Шапиро». Суть заключается в том, что белый карлик, вращающийся вокруг пульсара, вызывает искажения в пространственно-временной ткани рядом со своим соседом. Если смотреть на это с точки зрения наблюдателя на Земле, то когда белый карлик «затмевает» пульсар, это влияет на пульсации звезды – появляются задержки в десятимиллионные доли секунды. Это позволяет учёным выяснить массу белого карлика. А анализируя то, как компоненты системы вращаются друг вокруг друга, они также находят и массу пульсара.

Пульсары важны не только в качестве «естественных лабораторий», в которых мы можем наблюдать экстремальные процессы в экстремальных условиях. Уже упомянутый проект NANOGrav использует их для обнаружения гравитационных волн. Программа исследований представляет собой  радионаблюдение 75-ти пульсаров на высоких частотах с помощью радиотелескопов Грин-Бэнк и Аресибо. Также к программе подключается массив VLA – 27 радиотелескопов, установленных в Нью-Мексико и работающих, как антенная решётка.

Открытие самой массивной нейтронной звезды, по словам соавтора исследования Мауры Маклафлин из Университета Западной Вирджинии в Моргантауне – это неожиданный результат, который получился в ходе рутинных поисков гравитационных волн.

Мы пытаемся обнаружить гравитационные волны от пульсаров с помощью радиотелескопа Грин-Бэнк. А чтобы сделать подобное, необходимо наблюдать за множеством миллисекундных пульсаров.

Ссылка на оригинальное исследование

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

20
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии и не видеть рекламу.
Показать скрытые комментарии

[скрыть] Последние комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.