Space

Виявлена ​​унікальна нейтронна зірка

Нинішній рік багатий на відкриття незвичайнихкосмічних об'єктів. Так, нещодавно ми писали про те, що астрономи виявили планету, яка не повинна існувати. Тепер же, за допомогою радіотелескопу Green Bank Telescope, вчені знайшли наймасивнішу нейтронну зірку за всю історію спостережень. Нейтронні зірки досить дивні - вони практично повністю складаються з нейтронів і володіють неймовірною щільністю. Маса виявленої зірки, якій дали не саме красиву назву J0740 + 6620 в цілих 2,17 разів перевершує масу Сонця, а її діаметр дорівнює 30 кілометрам. Дослідження буде опубліковано в журналі Nature Astronomy.

Вважається, що нейтронні зірки коллапсируют в чорні діри

Що таке нейтронні зірки?

Погодьтеся, Всесвіт - дивна штука. У ній є галактичні нитки, надскупчення галактик, темна матерія, бульбашки Фермі, чорні діри, нейтронні зірки ... список можна продовжувати довго. І якщо про космічної павутині ми розповідали вам зовсім недавно, то сьогодні пропонуємо звернути увагу на нейтронні зірки.

Почнемо з того, що більш щільними об'єктами уВсесвіту крім нейтронних зірок є тільки чорні діри. Дослідники справедливо вважають, що вивчення нейтронних зірок здатне наблизити їх до розуміння екстремальної фізики Всесвіту - в кінці-кінців саме ці зірки коллапсируют в космічних монстрів. По суті нейтронна зірка - це масивне атомне ядро, яке має досить дивними властивостями. Так, J0740 + 6620 є самою щільною і самої дивної нейтронної зіркою за всю історію спостережень.

Нейтронні зірки - одні з найзагадковіших об'єктів у Всесвіті

Оскільки зірки, як і ми з вами, старіють івмирають, їх кінцевий стан залежить від маси. Щоб зрозуміти, як нейтронні зірки утворюються з вмираючих зірок, спершу потрібно зрозуміти, як утворюються білі карлики. Справа в тому, що 97% зірок у Всесвіті - це білі карлики. Вони складаються з електронно-ядерної плазми і позбавлені джерел термоядерної енергії. При цьому, вони є наступним самим щільним видом зірок після нейтронних через свого роду "вбудованого" космічного знака зупинки. Простіше кажучи, білі карлики настільки щільні, що атомні зв'язку їх матеріалу розірвані. Це перетворює їх в плазму атомних ядер і електронів. При цьому, здобути більшу щільність ніж у білих карликів досить складно - електрони не хочуть перебувати в одному і тому ж стані один з одним і будуть чинити опір стисненню до певної точки, де це може статися. Фізики називають це виродженням електронів.

Обговорити дивовижні відкриття астрономів можна з учасниками нашого Telegram-чату.

Зірки, чия маса не перевищує 10 сонячних мас,мають тенденцію ставати білими карликами. Межа маси білих карликів складає близько 1,44 сонячних мас. А ось більш щільна зірка масою від 10 до 29 сонячних мас може стати нейтронної зіркою. Справа в тому, що в цей момент щільність зірки настільки велика, що долає виродження електронів: електрони як і раніше не хочуть займати одне і те ж стан, тому змушені об'єднуватися з протонами, в результаті чого утворюються нейтрони і випускаються нейтрино. Таким чином, нейтронні зірки майже повністю складаються з нейтронів і утримуються завдяки їх виродження, яке схоже з виродженням електронів у білих карликів.

Схематичне зображення пульсара J074 + 6620. Сфера в середині представляє нейтронну зірку, криві показують лінії магнітного поля, а виступаючі конуси - зони випромінювання.

При цьому, співавтор дослідження Скотт Ренсомзазначає, що у нейтронних зірок існує переломний момент, коли їх внутрішня щільність стає настільки екстремальній, що сила тяжіння пригнічує здатність нейтронів протистояти подальшому колапсу. Таким чином, якби маса J074 + 6620 була більше, то зірка просто коллапсировать б в чорну діру. Кожна «найпотужніша» нейтронна зірка, яку виявляють вчені, поступово наближає фахівців до визначення того самого переломного моменту, який утримує нейтронну зірку від колапсу.

Хочете бути в курсі останніх наукових відкриттів? Підписуйтесь на наш новинний канал в Telegram.

Як астрономи шукають нейтронні зірки?

У Чумацькому Шляху налічується не менше 100мільйонів нейтронних зірок, проте більшість з них - стародавні, холодні зірки, тому їх дуже важко виявити. На щастя, J0740 + 6620 - це пульсар. Нагадаємо, що пульсарами називають тип швидко обертається нейтронної зірки, яка випромінює радіохвилі і інше електромагнітне випромінювання. Коли пульсар обертається, ці промені «пульсують» із завидною регулярністю, що дещо нагадує хід годинника. Більшість нейтронних зірок важко ідентифікувати, але коли радіохвилі пульсара проникають через Землю, їх стає набагато легше виявити і вивчити.

Зіткнення двох нейтронних зірок

Пульсар J0740 + 6620 мешкає в бінарній системі посусідству з білим карликом. Коли білий карлик проходив перед пучком радіохвиль нейтронної зірки, астрономи на нашій планеті змогли виявити невелику затримку в надходять радіохвилях. Це сталося через те, що гравітація білого карлика викривляла простір навколо нього, змушуючи проходять радіохвилі переміщатися на один дотик далі, ніж зазвичай. Вимірявши це, астрономи змогли розрахувати масу білого карлика. А знаючи масу одного об'єкта в бінарній системі, можна легко розрахувати масу іншого. Таким чином, дослідники виявили, що J0740 + 6620 є наймасивнішою нейтронної зіркою на сьогоднішній день.

Автори дослідження сподіваються, що їх роботадопоможе вченим у таких областях науки як фізика високих енергій, релятивістська астрофізика та ін. А все тому, що крім властивостей нейтронних зірок, перерахованих в статті, при злитті цих об'єктів утворюються найважчі елементи у Всесвіті.