Вчені виявили астрономічний об’єкт, який знаходиться на межі двох екстремальних можливостей

Це небесне тіло є або найважчою нейтронною зіркою, або найлегшою чорною дірою, яку коли-небудь спостерігали.

Астрономія повна загадкових об’єктів, і міжнародна команда дослідників щойно додала ще один цікавий: щільний компактний об’єкт, який було помічено на орбіті пульсара. Це саме по собі не таке вже й новаторське, але маса цього об’єкта викликає здивування. Він знаходиться в так званому розриві мас. Дослідники спостерігають або за найважчою нейтронною зіркою, або за найлегшою чорною дірою.

Коли зірки, набагато важчі за Сонце, стають надновими, вони можуть утворювати два різних типи об’єктів. Якщо вони не надто великі, вони згорнуться в нейтронну зірку. Нейтронні зірки — це зоряні об’єкти, які складаються лише з нейтронів (частинок у центрі атома з нульовим електричним зарядом) і мають неймовірну щільність. Чайна ложка речовини нейтронної зірки має вагу, подібну до ваги гори.

Нейтронні зірки можуть мати різні властивості. Пульсари — тип нейтронних зірок, які швидко обертаються навколо своєї осі, випромінюючи періодичні пульсації. Мілісекундні пульсари, такі як об’єкт у цьому дослідженні (називається PSR J0514−4002E), обертаються сотні разів на секунду. Вони діють як одні з найточніших годинників у Всесвіті.

Інший щільний об’єкт, який може створити наднова, – це чорна діра – об’єкт настільки щільний, що ніщо, навіть світло, не може вирватися. Спостереження та теорії припускають, що маса найважчої нейтронної зірки в 2,2 рази перевищує масу Сонця. Очікується, що маса найлегшої чорної діри приблизно в п’ять разів перевищує масу Сонця. Між ними є розрив мас , де очікується, що об’єкт буде чорною дірою, якщо тільки ми не втрачаємо щось у фізиці нейтронних зірок.

Супутник пульсара в цьому випадку має масу від 2,09 до 2,71 маси нашого Сонця. Це може бути система з пульсаром і чорною дірою; або з нейтронними зірками, одна з яких пульсує. 

«Будь-яка можливість для характеру компаньйона є захоплюючою. Система пульсар–чорна діра стане важливою мішенню для перевірки теорій гравітації, а важка нейтронна зірка дасть нове уявлення про ядерну фізику при дуже високій щільності», – сказав співавтор професор Бен Степперс з Університету Манчестера в заяві .

Пульсар обертається (і тому пульсує) 170 разів кожну секунду, що спостерігалося за допомогою радіообсерваторії MeerKAT . Вивчаючи крихітні варіації цього ритмічного сигналу, дослідники змогли оцінити властивості системи. Досягнута точність неймовірна, враховуючи, що ці два небесні тіла знаходяться на відстані 40 000 світлових років.

«Подумайте про це як про можливість запустити майже ідеальний секундомір на орбіту навколо зірки, що знаходиться на відстані майже 40 000 світлових років, а потім мати можливість виміряти час на цих орбітах з точністю до мікросекунди», — додав Юен Барр з Інституту радіоастрономії Макса Планка, який керував дослідженням. навчання зі своїм колегою Арунімою Дуттою.

Команда вважає, що компаньйон не є прямим наслідком наднової, а спочатку це були дві нейтронні зірки, які злилися в цей масивний об’єкт. 

Може здатися дивним мати три нейтронні зірки в одній системі, але цей об’єкт знаходиться в кульовому скупченні. Це сферична сукупність зірок із набагато вищою щільністю, ніж в інших місцях галактики, як-от наші сусіди. Багато зірок зазвичай взаємодіють у кульових скупченнях. Ймовірно, такі взаємодії призвели до утворення неймовірного об’єкта. І хоча ми ще точно не знаємо, що це таке, дослідники прагнуть це з’ясувати.

«Ми ще не закінчили роботу з цією системою», — підсумував Аруніма Дтта. «Розкриття справжньої природи компаньйона поворотним моментом у нашому розумінні нейтронних зірок, чорних дір і всього іншого, що може ховатися в розриві мас чорної діри».