Открита е най-голямата неутронна звезда в досегашната история на наблюденията
Астрономи откриха неутронна звезда с рекордна маса. Радиовълните, излъчвани от звездата, помогнаха да се измери нейната маса. Колкото и да е странно, това откритие ще помогне науката да се приближи до все още неуловимите тайни на материята. Подробно резултатите от това изследване са описани в статия, публикувана в списание Nature Astronomy.
Неутронните звезди са космически обекти, които по маса са сравними с нашето Слънце, но диаметърът им е от няколко километра до няколко десетки километри. По тази причина кубически сантиметър от това вещество тежи стотици милиони тона, а плътността на неутронната звезда е по-голяма от тази на атомно ядро.
В недрата на такъв космически обект, материята се намира в условия, които могат да бъдат лабораторно много трудно възпроизведени и то за съвсем кратък период. По тази причина неутронните звезди представляват изключителен интерес за физиците в качеството си на експериментална установка, създадена от самата природа.
Особено внимание при специалистите предизвиква състоянието на веществото в своето гранично състояние, след което неутронната звезда се превръща в черна дупка. Затова за астрономите е особено важно да откриват неутронни звезди с колкото си може по-голяма маса.
„Тези звезди са много екзотични – разказва един от авторите на изследването Мора МакЛафлин (Maura McLaughlin) от Университета в Западна Вирджиния – Ние не знаем от какво те са направени и има един действително много важен въпрос: колко масивна може да бъде такава звезда? Това има значение за да разберем свойствата на тази много екзотична материя, която ние просто не можем да създадем в лаборатория на Земята”.
Както отбелязват авторите на статията, новото откритие вероятно е най-масивната някога наблюдавана неутронна звезда. Нейната маса би трябвало да бъде между 1,94 и 2,32 слънчеви маси.
Истина е, че друга група изследователи съобщи през август 2017 година, че в резултат на сблъсъка на две неутронни звезди се е образувала звезда с маса около 2.7 слънчеви маси. Но друга група учени оспори този извод , обосновавайки се, че този катаклизъм е създал не рекордно тежка неутронна звезда, а рекордно лека черна дупка.
Новото откритие е направено с помощта на радиотелескопа Green Bank. Този радиотелескоп помогна при изучаването на обекта, обозначен като J340+6620, който е и радиопулсар. Тоест тази неутронна звезда излъчва радиовълни във вид на тънък лъч, който с всеки оборот на небесното тяло около своята ос попада в обхвата на земните радиотелескопи. Това е във формата на силно радиоизбухване ( импулса на пулсара). Изучаваният космически обект прави един оборот за няколко милисекунди.
J340+6620 се намира приблизително на разстояние 4600 светлинни години от Земята. Интересен е начина как астрономите са определили масата на толкова далечно небесно тяло.
Работата е там, че този пулсар не е самотен. Той е част от двойна система заедно с звезда -бяло джудже, които заедно се въртят около общ център на масата. Знаейки приблизително параметрите на това движение, може да се изчисли масата на единия от обектите в тази двойка, знаейки масата на другия.
Импулсите на пулсара следват един след друг в изключителна последователност, сравнима с точността на атомните часовници. Това е позволило на учените да измерят задържането, която този сигнал изпитва в гравитационното поле на бялото джудже ( това явление се нарича ефект на Шапиро).
По това задържане експертите са пресметнали силата на привличане на бялото джудже, заедно с това и неговата маса. А знаейки масата на единия участник в двойната система, може да се изчисли масата и на самата неутронна звезда J340+6620.
На теория това звучи достатъчно елементарно, но в действителност се е изисквала изключително внимателна работа от страна на учените. В частност, екипът е обединил резултати от своите наблюдения с данни от друг американски проект NanoGrav, събирани повече от двадесет години. Освен това, както много често се случва в науката, екипът е имал известна доза късмет за определяне на масата с помощта на ефекта на Шапиро. Той по принцип не може да се използва за всяка двойна система. Необходимо е оста на въртене на системата да бъде по определен начин ориентирана спрямо наблюдателя, което условие е било изпълнено в това наблюдение.
Любопитно е ,че изследователите са направили това откритие в рамките на проекта за търсене на дълги гравитационни вълни, неуловими досега за действащите земни детектори. По изчисления на учените, тези вълни трябва буквално да разлюляват пулсарите, предизвиквайки периодичното им преместване. Такива колебания ще се отразят на свойствата на сигнала, приеман на Земята.
Засега такъв ефект не е открит , но за сметка на това е засечена неутронната звезда с рекордна маса. Това още веднъж доказва , че учените понякога правят интересни открития в качеството на неочаквано странично наблюдение, което в дадения случай не било тяхна цел.
