Астрофизика в кризисе? Обнаружение НЛО может изменить все

Исследователи идентифицировали загадочную космическую систему, которая может содержать объект, соединяющий нейтронные звезды и черные дыры, бросая вызов современным астрофизическим классификациям и углубляя наши взгляды на экстремальные космические явления. Фото: SciTechDaily.com

Астрономы обнаружили небесный объект, который не поддается классификации, возможно, открывая новый тип космического объекта, находящегося на грани известной физики.

Иногда астрономы сталкиваются в небе с объектами, которые мы не можем легко объяснить. В нашем новом исследовании опубликовано в Наукимы сообщаем о таком открытии, которое, вероятно, вызовет споры и спекуляции.

Нейтронные звезды — одни из самых плотных объектов во Вселенной. Компактный, как ядро ​​атома, но большой, как город, он выходит за пределы нашего понимания предельной материи. Чем тяжелее нейтронная звезда, тем больше вероятность того, что она в конечном итоге превратится во что-то более плотное: в черную дыру.

Изображение системы художником, предполагающее, что массивная звезда-компаньон представляет собой черную дыру. Самая яркая фоновая звезда — ее спутник на орбите, радиопульсар PSR J0514-4002E. Две звезды разделены расстоянием в 8 миллионов километров и вращаются вокруг друг друга каждые 7 дней. Фото: Дэниел Футселаар (artsource.nl)

Грань понимания: нейтронные звезды и черные дыры

Эти астрофизические объекты настолько плотны, а их гравитация настолько сильна, что их ядра — какими бы они ни были — постоянно закрыты от Вселенной горизонтами событий: поверхностями полной темноты, из которой не может вырваться ни один свет.

Если мы хотим понять физику переломного момента между нейтронными звездами и черными дырами, мы должны найти объекты на этих границах. В частности, мы должны найти объекты, для которых мы можем проводить точные измерения в течение длительных периодов времени. И это именно то, что мы нашли — объект, который явно не является А. Нейтронная звезда Ни Черная дыра.

Изображение шарового скопления NGC 1851, полученное космическим телескопом Хаббл.. Источник изображения: НАСА, ЕКА и G. Пиотто (Университет дельи Студи ди Падуя); Процессор: Глэдис Купер (НАСА/Католический университет Америки)

Космический танец в NGC 1851.

Это было, когда я смотрел вглубь звездного скопления. НГК 1851 То, что мы обнаружили нечто похожее на пару звезд, дает новое понимание крайних пределов материи во Вселенной. Система состоит из одной миллисекунды ПульсарЭто тип быстро вращающейся нейтронной звезды, которая при вращении проносит лучи радиосвета по Вселенной, и это массивный скрытый объект неизвестной природы.

Массивный объект темный, а значит, невидимый на всех частотах света – от радио до диапазонов света, рентгеновских и гамма-лучей. В других обстоятельствах это сделало бы невозможным изучение, но именно здесь нам на помощь приходит миллисекундный пульсар.

Миллисекундные пульсары подобны космическим атомным часам. Их вращение невероятно стабильно, и его можно точно измерить, обнаружив регулярный радиоимпульс, который они производят. Хотя наблюдаемый спин по своей сути постоянен, он меняется, когда пульсар находится в движении или когда на его сигнал влияет сильное гравитационное поле. Наблюдая за этими изменениями, мы можем измерить свойства объектов на орбитах пульсаров.

Команда использовала чувствительный радиотелескоп MeerKAT, расположенный в полупустынном регионе Кару в Южной Африке. 1 кредит

Разгадайте тайну с MeerKAT

Мы использовали нашу международную команду астрономов Радиотелескоп Сурикат В Южной Африке такие наблюдения производила система, получившая название NGC 1851E.

Это позволило нам точно детализировать орбиты двух объектов, показав, что их точка наибольшего сближения меняется со временем. Эти изменения описаны Теория относительности Эйнштейна Скорость изменений говорит нам об общей массе объектов в системе.

Наши наблюдения показали, что система NGC 1851E весит примерно в четыре раза больше нашего Солнца, а темный компаньон, как и пульсар, представляет собой компактный объект — намного плотнее обычной звезды. Самые массивные нейтронные звезды весят примерно в два раза больше массы Солнца, поэтому, если это система двойной нейтронной звезды (хорошо известные и хорошо изученные системы), она должна содержать две самые тяжелые нейтронные звезды, когда-либо обнаруженные.

Чтобы раскрыть природу спутника, нам нужно будет понять, как распределяется масса в межзвездной системе. Опять же, используя общую теорию относительности Эйнштейна, мы можем детально смоделировать систему, определив, что масса компаньона будет в 2,09–2,71 раза больше массы Солнца.

Масса компаньона попадает в «разрыв масс черной дыры», который находится между самыми тяжелыми нейтронными звездами, масса которых, как полагают, составляет около 2,2 солнечных масс, и самыми легкими черными дырами, которые могут образоваться в результате коллапса звезд и имеют массу около 5 солнечных масс. Природа и состав объектов в этой щели — нерешенный вопрос астрофизики.

Потенциальные кандидаты

Так что же именно мы тогда обнаружили?

Возможная история формирования радиопульсара NGC 1851E и его странной звезды-компаньона. Фото: Томас Торрес (Ольборгский университет/MPIfR)

Привлекательная возможность состоит в том, что мы обнаружили пульсар, вращающийся вокруг остатков слияния (столкновения) двух нейтронных звезд. Эта необычная конфигурация стала возможной благодаря плотной упаковке звезд в NGC 1851.

На этой многолюдной танцплощадке звезды будут кружить друг вокруг друга, меняясь партнерами в бесконечном вальсе. Если бы две нейтронные звезды оказались слишком близко друг к другу, их танец закончился бы катастрофой.

Созданная в результате их столкновения черная дыра, которая может быть намного легче, чем созданные коллапсирующими звездами, свободно бродит по скоплению, пока не найдет еще одну пару вальсирующих танцоров, и нахально внедряется, прогоняя более легкого партнера. В лечении. Именно этот механизм столкновений и обменов мог бы привести к той системе, которую мы наблюдаем сегодня.

Продолжайте стремиться

Мы еще не закончили с этой системой. Уже ведутся работы по окончательному определению истинной природы компаньона и выяснению того, открыли ли мы самую легкую черную дыру или самую массивную нейтронную звезду – или, возможно, ни того, ни другого.

На границе нейтронных звезд и черных дыр всегда существует возможность появления новых, пока неизвестных, астрофизических объектов.

За этим открытием наверняка последует множество спекуляций, но уже сейчас ясно, что эта система имеет огромные перспективы, когда дело доходит до понимания того, что на самом деле происходит с материей в самых экстремальных условиях Вселенной.

написано:

• Юэн Д. Барр — научный сотрудник проекта по транзитным звездам и пульсарам в сотрудничестве с MeerKAT (TRAPUM), Институт радиоастрономии Макса Планка
• Арунима Дутта – кандидат наук научно-исследовательского отдела фундаментальной физики в радиоастрономии Института радиоастрономии Макса Планка
• Бенджамин Стабберс — профессор астрофизики Манчестерского университета

Адаптировано из статьи, первоначально опубликованной в Беседа.