Астрофізика в кризі? Відкриття НЛО може все змінити

Астрономи виявили небесний об’єкт, який не піддається класифікації, можливо, відкриваючи новий тип космічної сутності на межі відомої фізики.

Іноді астрономи стикаються з об’єктами в небі, які ми не можемо легко пояснити. У нашому новому дослідженні опубліковано в наукми повідомляємо про таке відкриття, яке, ймовірно, спровокує дискусії та припущення.

Нейтронні зірки є одними з найщільніших об’єктів у Всесвіті. Компактний, як ядро ​​атома, але великий, як місто, він виходить за межі нашого розуміння основної матерії. Чим важча нейтронна зірка, тим більша ймовірність того, що вона з часом зруйнується у щось щільніше: чорну діру.

Візуалізація системи художником припускає, що масивна зірка-компаньйон є чорною дірою. Найяскравішою фоновою зіркою є її орбітальний супутник, радіопульсар PSR J0514-4002E. Дві зірки розділені відстанню в 8 мільйонів кілометрів, і вони обертаються навколо одна одної кожні 7 днів. Авторство зображення: Даніель Футселар (artsource.nl)

Грань розуміння: нейтронні зірки та чорні діри

Ці астрофізичні об’єкти настільки щільні, а їх гравітація настільки сильна, що їхні ядра – якими б вони не були – постійно закриті від Всесвіту горизонтами подій: поверхнями повної темряви, з яких не може вийти світло.

Якщо ми хочемо зрозуміти фізику на переломній точці між нейтронними зірками та чорними дірами, ми повинні знайти об’єкти на цих кордонах. Зокрема, ми повинні знайти об’єкти, для яких ми можемо робити точні вимірювання протягом тривалого часу. І це саме те, що ми знайшли – об’єкт, який явно не є А Нейтронна зірка Ні а Чорна діра.

Зображення кульового скупчення NGC 1851, зроблене космічним телескопом Хаббл. Джерело зображення: NASA, ESA та G. Піотто (Università degli Studi di Padova); Процесор: Гледіс Купер (НАСА/Католицький університет Америки)

Космічний танець в NGC 1851

Це було при погляді вглиб зоряного скупчення NGC 1851 Те, що ми виявили те, що схоже на пару зірок, дає нове розуміння екстремальних меж матерії у Всесвіті. Система складається з однієї мілісекунди ПульсарЦе тип швидко обертової нейтронної зірки, яка пропускає промені радіосвітла через всесвіт під час обертання, і це масивний прихований об’єкт невідомої природи.

Масивний об'єкт темний, що означає, що він невидимий на всіх частотах світла – від радіо до смуг світла, рентгенівських і гамма-променів. За інших обставин це унеможливило б дослідження, але тут нам на допомогу приходить мілісекундний пульсар.

Мілісекундні пульсари схожі на космічні атомні годинники. Їх обертання неймовірно стабільне, і його можна точно виміряти шляхом виявлення регулярного радіоімпульсу, який вони виробляють. Хоча спостережуване обертання є постійним, воно змінюється, коли пульсар рухається або коли на його сигнал впливає сильне гравітаційне поле. Спостерігаючи ці зміни, ми можемо вимірювати властивості об’єктів на орбітах пульсарів.

Команда використовувала чутливий радіотелескоп MeerKAT, розташований у напівпустельному регіоні Кару в Південній Африці. Авторство: Sarao

Розгадайте таємницю з MeerKAT

Ми використали нашу міжнародну команду астрономів Радіотелескоп Meerkat У Південній Африці проводять такі спостереження за системою, яка називається NGC 1851E.

Це дозволило нам точно деталізувати орбіти двох об’єктів, показавши, що точка їхнього найближчого зближення змінюється з часом. Ці зміни описані Теорія відносності Ейнштейна Швидкість змін говорить нам про загальну масу об’єктів у системі.

Наші спостереження показали, що система NGC 1851E важить приблизно в чотири рази більше, ніж наше Сонце, і що темний компаньйон, як і пульсар, був компактним об’єктом – набагато щільнішим за звичайну зірку. Наймасивніші нейтронні зірки важать приблизно вдвічі більше маси Сонця, тому, якщо це система подвійних нейтронних зірок (добре відомі та добре вивчені системи), вона повинна містити дві найважчі нейтронні зірки, коли-небудь відкриті.

Щоб розкрити природу компаньйона, нам потрібно буде зрозуміти, як маса розподілена в міжзоряній системі. Знову використовуючи загальну теорію відносності Ейнштейна, ми можемо детально змоделювати систему, виявивши, що маса супутника становить від 2,09 до 2,71 маси Сонця.

Маса компаньйона знаходиться в межах «розриву мас чорної діри», який лежить між найважчими можливими нейтронними зірками, які, як вважають, мають масу приблизно 2,2 маси Сонця, і найлегшими чорними дірами, які можуть утворитися в результаті колапсу зірок, які мають масу близько 5 сонячних мас. Природа та склад об'єктів у цій щілині є невирішеним питанням астрофізики.

Потенційні кандидати

Отже, що саме ми тоді знайшли?

Можлива історія формування радіопульсара NGC 1851E та його дивної зірки-компаньйона. Авторство зображення: Томас Торрес (Ольборзький університет/MPIfR)

Приваблива можливість полягає в тому, що ми виявили пульсар, що обертається навколо залишків злиття (зіткнення) двох нейтронних зірок. Ця незвичайна конфігурація стала можливою завдяки щільному розміщенню зірок у NGC 1851.

На цьому переповненому танцполі зірки будуть кружляти одна навколо одної, міняючись партнерами в нескінченному вальсі. Якби дві нейтронні зірки підкинути занадто близько одна до одної, їхній танець закінчився б катастрофічно.

Чорна діра, утворена їх зіткненням, яка може бути набагато легшою, ніж ті, що утворюються внаслідок колапсу зірок, вільно блукає скупченням, поки не знайде іншу пару танцюристів, що танцюють вальс, і нахабно вставляється, відганяючи легшого партнера. На лікуванні. Саме цей механізм зіткнень і обмінів може призвести до системи, яку ми спостерігаємо сьогодні.

Продовжуйте прагнути

Ми ще не закінчили цю систему. Уже триває робота, щоб остаточно визначити справжню природу компаньйона та з’ясувати, чи ми виявили найлегшу чорну діру чи наймасивнішу нейтронну зірку – чи, можливо, ні те, ні інше.

На межі між нейтронними зірками і чорними дірами завжди існує ймовірність нових, ще невідомих, астрофізичних об’єктів.

За цим відкриттям, безсумнівно, піде багато спекуляцій, але вже ясно те, що ця система має величезні перспективи, коли справа доходить до розуміння того, що насправді відбувається з матерією в найекстремальніших середовищах у Всесвіті.

написано:

• Еван Д. Барр – науковий співробітник проекту транзитних зірок і пульсарів у співпраці з MeerKAT (TRAPUM), Інститутом радіоастрономії Макса Планка
• Аруніма Дутта – доктор філософії у відділі досліджень фундаментальної фізики в радіоастрономії Інституту радіоастрономії Макса Планка
• Бенджамін Стабберс – професор астрофізики Манчестерського університету

Адаптовано зі статті, спочатку опублікованої в Розмова.