Используя радиотелескоп «Green Bank Telescope», астрономы обнаружили самую массивную нейтронную звезду из известных науке. Она располагается на расстоянии около 4,6 тысячи световых лет от Земли и при диаметре примерно 30 километров обладает массой в 2,17 солнечной. Исследование, описывающее открытие, представлено в журнале Nature Astronomy.
«Нейтронные звезды очаровывают не меньше, чем озадачивают. Эти объекты размером с город по своей сути являются гигантскими атомными ядрами. Они настолько массивны, что материя в их недрах приобретает странные свойства. Здесь, на Земле, всего одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы порядка 100 миллионов тонн, или примерно столько же, сколько все население нашей планеты. И, хотя астрономы и физики изучают эти объекты уже на протяжении нескольких десятилетий, многие вопросы о них остаются открытыми, важнейший из которых: каков переломный момент, при котором гравитация «побеждает» материю и образует черную дыру?» – рассказывают авторы исследования.
Двойная система, состоящая из пульсара и белого карлика, в представлении художника. Credit: NASA
Нейтронные звезды представляют собой сжатые остатки массивных звезд, вспыхнувших сверхновыми. Они являются самыми плотными «нормальными» объектами в известной Вселенной. Технически, черные дыры более плотные, но к нормальным их никак не отнесешь.
Обнаружить самую массивную нейтронную звезду, получившую обозначение J0740+6620, астрономам удалось в ходе наблюдения за двойной системой, состоящей из миллисекундного пульсара и белого карлика. Пульсары являются частным случаем этих экзотических плотных объектов и выделяются тем, что испускаемые из их намагниченных полюсов лучи достигают наших телескопов.
«Поскольку пульсары вращаются с феноменальной скоростью и периодичностью, мы можем использовать их в качестве космического эквивалента атомных часов. Столь точный хронометраж помогает нам изучать природу пространства-времени, измерять массы объектов и тестировать Общую теорию относительности Альберта Эйнштейна», – отмечают авторы исследования.
Кажущиеся пульсации, вызванные вращением нейтронной звезды. Credit:
Jen Christiansen
В данном случае удачная ориентация двойной системы по отношению к Земле и космическая точность пульсаров позволила астрономам довольно точно вычислить массу обоих компонентов системы. Результат был достигнут благодаря «эффекту Шапиро», при котором в момент нахождения нейтронной звезды позади белого карлика сигнал от него приходит с задержкой, составляющей порядка 10 миллионных долей секунды.
По сути, гравитация белого карлика слегка искривляет окружающее ее пространство, поэтому импульс преодолевает немного большее расстояние. В итоге величина задержки раскрыла его массу, а затем и массу нейтронной звезды.
x
«Расположение этой двойной системы сделало из нее великолепную космическую лабораторию. Считается, что у нейтронных звезд есть «переломный момент», при котором их внутренние плотности становятся настолько экстремальными, что гравитация подавляет способность нейтронов сопротивляться дальнейшему коллапсу. Поэтому каждая новая «самая массивная» нейтронная звезда приближает нас к определению этой точки и помогает понять физику столь невероятно плотно упакованной материи», – заключают авторы исследования.
Источник: