Astronomai atrado dangaus objektą, kuris prieštarauja klasifikacijai, galbūt atskleisdamas naujo tipo kosminę esybę žinomos fizikos pakraštyje.

Kartais astronomai danguje susiduria su objektais, kurių negalime lengvai paaiškinti. Mūsų naujame tyrime paskelbta in Mokslaipranešame apie tokį atradimą, kuris greičiausiai sukels diskusijas ir spėliones.

Neutroninės žvaigždės yra vieni iš tankiausių objektų visatoje. Kompaktiškas kaip atomo branduolys, bet toks didelis kaip miestas, jis peržengia mūsų supratimo apie galutinę materiją ribas. Kuo sunkesnė neutroninė žvaigždė, tuo didesnė tikimybė, kad ji galiausiai subyrės į kažką tankesnio: juodąją skylę.

Menininko pateiktas sistemos vaizdas, darant prielaidą, kad didžiulė žvaigždė kompanionė yra juodoji skylė. Ryškiausia žvaigždė fone yra jos palydovas, radijo pulsaras PSR J0514-4002E. Dvi žvaigždes skiria 8 milijonų kilometrų atstumas ir jos viena aplink kitą skrieja kas 7 dienas. Kreditas: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Supratimo kraštas: neutroninės žvaigždės ir juodosios skylės

Šie astrofiziniai objektai yra tokie tankūs, o jų gravitacija tokia stipri, kad jų šerdis – kad ir kokios jos būtų – visam laikui uždengtos nuo visatos įvykių horizontais: visiškos tamsos paviršiais, iš kurių negali ištrūkti jokia šviesa.

Jei norime suprasti fiziką svyravimo taške tarp neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių, turime rasti objektus šiose ribose. Visų pirma turime rasti objektus, kuriuos galėtume atlikti tikslius matavimus ilgą laiką. Ir būtent tai mes radome – objektą, kuris nėra aiškiai A Neutronų žvaigždė Nei a Juodoji skylė.

Rutulinio spiečiaus NGC 1851 vaizdas Hablo kosminiu teleskopu. Vaizdo šaltinis: NASA, ESA ir G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Procesorius: Gladys Cooper (NASA / Amerikos katalikų universitetas)

Kosminis šokis NGC 1851 m

Taip buvo žiūrint giliai į žvaigždžių spiečius NGC 1851 Tai, kad atradome, atrodo, žvaigždžių porą, suteikia naują įžvalgą apie kraštutines materijos ribas visatoje. Sistema susideda iš vienos milisekundės PulsarasTai greitai besisukanti neutroninė žvaigždė, kuri besisukdama per visatą slepia radijo šviesos spindulius, ir tai yra masyvus, paslėptas nežinomos prigimties objektas.

Masyvus objektas yra tamsus, o tai reiškia, kad jis nematomas visais šviesos dažniais – nuo ​​radijo iki šviesos juostų, rentgeno ir gama spindulių. Kitomis aplinkybėmis dėl to mokytis būtų neįmanoma, tačiau čia mums į pagalbą ateina milisekundės pulsaras.

Milisekundžių pulsarai yra tarsi kosminiai atominiai laikrodžiai. Jų sukimasis yra neįtikėtinai stabilus ir gali būti tiksliai išmatuotas aptikus įprastą radijo impulsą, kurį jie sukuria. Nors iš esmės pastovus, stebimas sukimasis keičiasi, kai pulsaras juda arba kai jo signalą veikia stiprus gravitacinis laukas. Stebėdami šiuos pokyčius, galime išmatuoti objektų savybes pulsarų orbitose.

Komanda naudojo jautrų radijo teleskopą MeerKAT, esantį pusiau dykumos Karoo regione Pietų Afrikoje. Kreditas: Sarao

Atskleiskite paslaptį su MeerKAT

Naudojome savo tarptautinę astronomų komandą Surikatų radijo teleskopas Pietų Afrikoje atlikti tokius sistemos, vadinamos NGC 1851E, stebėjimus.

Tai leido mums tiksliai detalizuoti dviejų objektų orbitas, parodydami, kad jų artimiausio priartėjimo taškas keičiasi laikui bėgant. Šiuos pokyčius aprašo Einšteino reliatyvumo teorija Pokyčių greitis mums parodo bendrą sistemos objektų masę.

Mūsų stebėjimai atskleidė, kad NGC 1851E sistema sveria maždaug keturis kartus daugiau nei mūsų Saulė, o tamsusis kompanionas buvo, kaip pulsaras, kompaktiškas objektas – daug tankesnis už įprastą žvaigždę. Masyviausios neutroninės žvaigždės sveria maždaug dvigubai daugiau nei Saulės masė, taigi, jei tai yra dvigubų neutroninių žvaigždžių sistema (gerai žinomos ir gerai ištirtos sistemos), joje turi būti dvi sunkiausios kada nors atrastos neutroninės žvaigždės.

Norėdami atskleisti kompaniono prigimtį, turėsime suprasti, kaip masė pasiskirsto tarpžvaigždinėje sistemoje. Vėlgi, naudodamiesi Einšteino bendruoju reliatyvumu, galime detaliai modeliuoti sistemą, nustatydami, kad kompaniono masė yra nuo 2,09 iki 2,71 karto didesnė už Saulės masę.

Kompanionės masė patenka į „juodosios skylės masės tarpą“, esantį tarp sunkiausių įmanomų neutroninių žvaigždžių, kurių masė, kaip manoma, yra apie 2,2 Saulės masės, ir lengviausių juodųjų skylių, kurios gali susidaryti po žvaigždžių griūties, kurios turi masę. apie 5 saulės mases. Objektų prigimtis ir sudėtis šioje spragoje yra išskirtinis astrofizikos klausimas.

Potencialūs kandidatai

Taigi ką tiksliai tada radome?

Galima radijo pulsaro NGC 1851E ir jo keistos kompanionės susiformavimo istorija. Kreditas: Thomas Torres (Aalborgo universitetas / MPIfR)

Patraukli galimybė yra ta, kad mes atradome pulsarą, skriejantį aplink dviejų neutroninių žvaigždžių susiliejimo (susidūrimo) liekanas. Šią neįprastą konfigūraciją leido NGC 1851 tankiai susidėti žvaigždės.

Šioje sausakimšoje šokių aikštelėje žvaigždės suksis viena aplink kitą, keisdamosi partneriais nesibaigiančiu valsu. Jei dvi neutroninės žvaigždės būtų per arti viena kitos, jų šokis baigtųsi pražūtingai.

Jų susidūrimo susidariusi juodoji skylė, kuri gali būti daug lengvesnė už griūvančių žvaigždžių sukurtąsias, gali laisvai klaidžioti po spiečius, kol suranda kitą valsuojančių šokėjų porą, ir įžūliai įsiterpia – nuvijo šviesesnį partnerį. Gydant. Būtent šis susidūrimų ir mainų mechanizmas gali sukelti sistemą, kurią stebime šiandien.

Stenkitės toliau

Dar nebaigėme šios sistemos. Jau vyksta darbas siekiant galutinai nustatyti tikrąją kompanionės prigimtį ir atskleisti, ar atradome lengviausią juodąją skylę, ar masyviausią neutroninę žvaigždę, o gal ir ne.

Ties riba tarp neutroninių žvaigždžių ir juodųjų skylių visada yra naujų, dar nežinomų, astrofizinių objektų galimybė.

Po šio atradimo tikrai bus daug spėlionių, tačiau jau aišku, kad ši sistema turi didžiulį pažadą, kai reikia suprasti, kas iš tikrųjų nutinka materijai ekstremaliausioje visatos aplinkoje.

parašyta:

• Ewanas D. Barras – projektų mokslininkas, skirtas tranzitinėms žvaigždėms ir pulsarams, bendradarbiaujant su MeerKAT (TRAPUM), Maxo Plancko radijo astronomijos institutu
• Arunima Dutta – Makso Planko radijo astronomijos instituto Radijo astronomijos fundamentaliosios fizikos tyrimų skyriaus doktorantė
• Benjaminas Stubbersas – Mančesterio universiteto astrofizikos profesorius

Adaptuota iš straipsnio, iš pradžių paskelbto m Pokalbis.