Астрономы наблюдают, как самая тяжелая из известны ныне нейтронных звезд уничтожает своего компаньона

Астрономы в данный момент наблюдают за тем, как самая тяжелая из когда-либо обнаруженных нейтронных звезд разрушает своего компаньона, вращаясь вокруг своей оси более 700 раз в секунду. 

Нейтронная звезда, известная как PSR J0952-0607, была обнаружена в 2017 году примерно в 3000 световых лет от Земли в созвездии Секстанта. Недавние измерения показывают, что звезда весит в 2,35 раза больше нашего Солнца, что делает ее самой тяжелой известной нейтронной звездой. 

Нейтронные звезды — это, по сути дела, звездные трупы, остатки взрывов сверхновых, оставшиеся после смерти гигантских звезд, когда в их ядрах закончилось топливо. Эти звезды, хотя их ширина и составляет всего лишь несколько миль, могут похвастаться массой всего Солнца и более, что делает их самыми плотными известными объектами во Вселенной, не считая черных дыр. 

Нейтронные звезды рождаются вращающимися и могут быть обнаружены только с помощью пучков радиоволн, рентгеновских или гамма-лучей, которые они излучают подобно космическим маякам. Из-за их мигающего или пульсирующего характера их часто называют пульсарами. 

Большинство пульсаров вращаются довольно медленно, примерно раз в секунду. PSR J0952-0607, с другой стороны, совершает более 700 оборотов в секунду, что делает ее одной из самых быстро вращающихся известных нейтронных звезд. И это в довершение к тому, что это еще и самая тяжелая нейтронная звезда из известных земной науке ныне.

Благодаря своей уникальной природе PSR J0952-0607 может помочь ученым ответить на некоторые важные вопросы о природе этих загадочных объектов. Многие астрономы, например, считают, что когда нейтронные звезды становятся слишком тяжелыми, они коллапсируют сами на себя и превращаются в черные дыры. Но доподлинно неизвестно, при какой массе происходит этот коллапсирующий процесс. Они также не понимают состояния материи внутри этих звезд, которые настолько плотны, что атомы, вероятно, не могут существовать внутри них в своей обычной форме, а вместо этого раздавливаются в суп из свободно плавающих кварков (составных частей протонов и нейтронов). Плотность нейтронных звезд настолько высока, что один кубический дюйм (16 кубических сантиметров) весит более 10 миллиардов тонн. 

«Мы примерно знаем, как ведет себя материя при ядерных плотностях, например, в ядре атома урана», — сказал в своем заявлении Алекс Филиппенко (Alex Filippenko), заслуженный профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли и один из авторов исследования, описывающего рассматриваемую нынче нейтронную звезду. — «Нейтронная звезда подобна одному гигантскому ядру, но когда у вас есть полторы солнечные массы этого материала, что составляет около 500 000 масс Земли, связанных вместе, совершенно неясно, как они будут себя вести».

Астрономы измерили скорость слабой видимой звезды (см. зеленый кружок на фото), которая была лишена почти всей своей массы невидимым компаньоном, нейтронной звездой, представляющей собой миллисекундный пульсар, который они определили как самый массивный из когда-либо обнаруженных и, возможно, имеющий верхний предел массы для нейтронных звезд. 

PSR J0952-0607 является частью двойной системы, известной как пульсар "Черная вдова". Названные в честь пресловутых пауков черной вдовы, которые поглощают своих партнеров после спаривания, эти системы состоят из нейтронной звезды, которая пожирает материю звезды-компаньона. Это падающее вещество отвечает за ошеломляющую скорость вращения этих пульсаров. 

Нейтронные звезды в центре пульсаров «черная вдова» довольно трудно изучаемы сами по себе, поскольку они очень слабые. Астрономы смогли оценить массу PSR J0952-0607, сосредоточившись на остатках звезды-компаньона, которая к настоящему времени уменьшилась до размеров большой планеты, примерно в 20 раз больше Юпитера. 

Используя 3,2-футовую (10-метровую) обсерваторию WM Keck на горе Маунакеа на Гавайях, ученые смогли получить спектры видимого света, излучаемого исчезающим компаньоном. Сравнивая спектры со спектрами подобных звезд, они смогли измерить орбитальную скорость звезды-компаньона и рассчитать массу нейтронной звезды. 

Алекс Филиппенко и его коллега Роджер В. Романи (Roger W. Romani), профессор астрофизики Стэнфордского университета, за последние годы изучили около дюжины двойных систем с признаками "черной вдовы", но только у шести из них была звезда-компаньон, достаточно яркая, чтобы они могли рассчитать массу нейтронной звезды.

«Объединяя это измерение с измерениями нескольких других "черных вдов", мы показываем, что нейтронные звезды должны достигать по крайней мере этой массы, [а именно] 2,35 плюс или минус 0,17 массы Солнца [прежде чем коллапсировать в черные дыры]», — говорится в заявлении Романи. — «В свою очередь, это обеспечивает некоторые из самых сильных ограничений на свойство материи в несколько раз превышать плотность, наблюдаемую в атомных ядрах. Действительно, этот результат исключает многие другие популярные модели физики плотной материи». 

Отметим, что исследование было принято к публикации в журнале Astrophysical Journal Letters и в настоящее время доступно онлайн через репозиторий препринтов Arxiv.

Ранее сообщалось о том, что возле галактического центра Млечного Пути астрономы обнаружили изопропанол.