Астрофизиката в криза? Откриването на НЛО може да промени всичко

Астрономите са открили небесен обект, който противоречи на класификацията, може би разкриващ нов тип космическо образувание на ръба на познатата физика.

Понякога астрономите срещат обекти в небето, които не можем лесно да обясним. В нашето ново изследване, публикувани в наукисъобщаваме за такова откритие, което вероятно ще предизвика дебат и спекулации.

Неутронните звезди са едни от най-плътните обекти във Вселената. Компактен като ядрото на атом, но голям като град, той надхвърля границите на нашето разбиране за върховната материя. Колкото по-тежка е неутронната звезда, толкова по-вероятно е тя в крайна сметка да се срине в нещо по-плътно: черна дупка.

Представяне на системата от художник, като се приема, че масивната придружаваща звезда е черна дупка. Най-ярката фонова звезда е нейният орбитален спътник, радиопулсарът PSR J0514-4002E. Двете звезди са разделени от разстояние от 8 милиона километра и обикалят една около друга на всеки 7 дни. Кредит: Daniel Futselaar (artsource.nl)

На ръба на разбирането: неутронни звезди и черни дупки

Тези астрофизични обекти са толкова плътни и тяхната гравитация е толкова силна, че техните ядра – каквито и да са те – са постоянно покрити от вселената от хоризонти на събитията: повърхности на пълен мрак, от които не може да излезе светлина.

Ако искаме да разберем физиката в повратната точка между неутронните звезди и черните дупки, трябва да намерим обекти на тези граници. По-специално, трябва да намерим обекти, за които можем да правим прецизни измервания за дълги периоди от време. И точно това открихме – обект, който не е ясно А Неутронна звезда Нито а Черна дупка.

Изображение на кълбовидния куп NGC 1851 от космическия телескоп Хъбъл. Източник на изображението: NASA, ESA и G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Процесор: Гладис Купър (НАСА/Католическия университет на Америка)

Космически танц в NGC 1851

Това беше, когато се гледаше дълбоко в звездния куп NGC 1851 Това, че сме открили нещо, което изглежда като двойка звезди, дава нов поглед върху екстремните граници на материята във Вселената. Системата се състои от една милисекунда ПулсарТова е вид бързо въртяща се неутронна звезда, която пренася лъчи от радиосветлина през Вселената, докато се върти, и е масивен, скрит обект с неизвестна природа.

Масивният обект е тъмен, което означава, че е невидим на всички честоти на светлината – от радиото до светлинните ленти, рентгеновите и гама лъчите. При други обстоятелства това би направило изследването невъзможно, но тук на помощ ни идва милисекундният пулсар.

Милисекундните пулсари са като космически атомни часовници. Техните въртения са невероятно стабилни и могат да бъдат точно измерени чрез откриване на редовния радио импулс, който произвеждат. Въпреки че е присъщо постоянно, наблюдаваното въртене се променя, когато пулсарът е в движение или когато неговият сигнал е повлиян от силно гравитационно поле. Като наблюдаваме тези промени, можем да измерим свойствата на обектите в орбитите на пулсарите.

Екипът използва чувствителния радиотелескоп MeerKAT, разположен в полупустинния регион Кару в Южна Африка. Кредит: Сарао

Разгадайте мистерията с MeerKAT

Използва се от нашия международен екип от астрономи Радиотелескоп Meerkat В Южна Африка се извършват такива наблюдения на системата, посочена като NGC 1851E.

Това ни позволи да детайлизираме точно орбитите на двата обекта, показвайки, че тяхната точка на най-близък подход се променя с времето. Тези промени са описани от Теорията на относителността на Айнщайн Скоростта на промяната ни казва общата маса на обектите в системата.

Нашите наблюдения разкриха, че системата NGC 1851E тежи около четири пъти повече от нашето Слънце и че тъмният спътник е, като пулсар, компактен обект – много по-плътен от обикновена звезда. Най-масивните неутронни звезди тежат около два пъти масата на Слънцето, така че ако това е двойна неутронна звездна система (добре познати и добре проучени системи), тя трябва да съдържа две от най-тежките неутронни звезди, откривани някога.

За да разкрием природата на спътника, ще трябва да разберем как е разпределена масата в междузвездната система. Отново използвайки общата теория на относителността на Айнщайн, можем да моделираме системата в детайли, като намерим масата на спътника да бъде между 2,09 и 2,71 пъти масата на Слънцето.

Масата на спътника попада в рамките на „масовата празнина на черната дупка“, която се намира между възможно най-тежките неутронни звезди, за които се смята, че имат маса от около 2,2 слънчеви маси, и най-леките черни дупки, които могат да се образуват от звезден колапс, които имат маса от около 5 слънчеви маси. Природата и съставът на обектите в тази празнина е изключителен въпрос в астрофизиката.

Потенциални кандидати

И така, какво точно открихме тогава?

Възможна история на формирането на радиопулсара NGC 1851E и неговата странна спътникова звезда. Кредит: Томас Торес (Университет Олборг/MPIfR)

Привлекателна възможност е, че сме открили пулсар, обикалящ около останките от сливане (сблъсък) на две неутронни звезди. Тази необичайна конфигурация стана възможна благодарение на гъстото опаковане на звезди в NGC 1851.

На този претъпкан дансинг звездите ще кръжат една около друга, разменяйки партньорите си в безкраен валс. Ако две неутронни звезди бъдат хвърлени твърде близо една до друга, танцът им ще завърши катастрофално.

Черната дупка, създадена от техния сблъсък, която може да бъде много по-лека от тези, създадени от колабиращи звезди, е свободна да се скита из клъстера, докато не намери друга двойка валсиращи танцьори и нахално се вмъква – прогонвайки по-лекия партньор. При лечение. Именно този механизъм на сблъсъци и обмен може да доведе до системата, която наблюдаваме днес.

Продължете да се стремите

Още не сме приключили с тази система. Вече се работи, за да се определи окончателно истинската природа на спътника и да се разкрие дали сме открили най-леката черна дупка или най-масивната неутронна звезда – или може би нито едно от двете.

На границата между неутронните звезди и черните дупки винаги има възможност за нови, все още неизвестни, астрофизични обекти.

Много спекулации със сигурност ще последват това откритие, но това, което вече е ясно е, че тази система има огромно обещание, когато става въпрос за разбиране какво наистина се случва с материята в най-екстремните среди във Вселената.

написано от:

• Юън Д. Бар – учен по проекта за транзитни звезди и пулсари в сътрудничество с MeerKAT (TRAPUM), Институт за радиоастрономия Макс Планк
• Арунима Дута – докторант в Изследователския отдел по фундаментална физика в радиоастрономията, Институт за радиоастрономия Макс Планк
• Бенджамин Стъбърс – професор по астрофизика в Манчестърския университет

Адаптирано от статия, първоначално публикувана в Разговор.