Astrofizyka w kryzysie? Odkrycie UFO może zmienić wszystko

Astronomowie odkryli obiekt niebieski, który wymyka się klasyfikacji, być może odsłaniając nowy typ obiektów kosmicznych na granicy znanej fizyki.

Czasami astronomowie napotykają na niebie obiekty, których nie potrafimy łatwo wyjaśnić. W naszym nowym badaniu opublikowany W Naukizgłaszamy takie odkrycie, które prawdopodobnie wywoła debatę i spekulacje.

Gwiazdy neutronowe to jedne z najgęstszych obiektów we wszechświecie. Zwarty jak jądro atomu, ale tak duży jak miasto, przekracza granice naszego zrozumienia ostatecznej materii. Im cięższa jest gwiazda neutronowa, tym większe jest prawdopodobieństwo, że ostatecznie zapadnie się w coś gęstszego: czarną dziurę.

Artystyczna wizja układu przy założeniu, że masywna gwiazda towarzysząca jest czarną dziurą. Najjaśniejszą gwiazdą tła jest jej krążący po orbicie towarzysz, pulsar radiowy PSR J0514-4002E. Obie gwiazdy dzieli odległość 8 milionów kilometrów i krążą wokół siebie co 7 dni. Źródło: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Krawędź zrozumienia: gwiazdy neutronowe i czarne dziury

Te obiekty astrofizyczne są tak gęste, a ich grawitacja tak silna, że ​​ich jądra – czymkolwiek by nie były – są trwale osłonięte od wszechświata przez horyzonty zdarzeń: powierzchnie całkowitej ciemności, z których żadne światło nie może uciec.

Jeśli chcemy zrozumieć fizykę w punkcie krytycznym między gwiazdami neutronowymi a czarnymi dziurami, musimy znaleźć obiekty na tych granicach. W szczególności musimy znaleźć obiekty, dla których będziemy mogli dokonać precyzyjnych pomiarów w długich okresach czasu. I właśnie to znaleźliśmy – obiekt, który nie jest wyraźnie A Gwiazda neutronowa Ani Czarna dziura.

Zdjęcie gromady kulistej NGC 1851 z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a. Źródło obrazu: NASA, ESA i G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Procesor: Gladys Cooper (NASA/Katolicki Uniwersytet Ameryki)

Kosmiczny taniec w NGC 1851

Miało to miejsce podczas patrzenia w głąb gromady gwiazd NGC 1851 Odkrycie czegoś, co wygląda na parę gwiazd, zapewnia nowy wgląd w skrajne granice materii we wszechświecie. System składa się z jednej milisekundy PulsaraJest to rodzaj szybko rotującej gwiazdy neutronowej, która podczas swojego obrotu przerzuca promienie światła radiowego przez wszechświat. Jest to masywny, ukryty obiekt o nieznanej naturze.

Masywny obiekt jest ciemny, co oznacza, że ​​jest niewidoczny we wszystkich częstotliwościach światła – od fal radiowych po pasma świetlne, promieniowanie rentgenowskie i gamma. W innych okolicznościach uniemożliwiłoby to badanie, ale w tym przypadku z pomocą przychodzi nam pulsar milisekundowy.

Pulsary milisekundowe przypominają kosmiczne zegary atomowe. Ich obroty są niezwykle stabilne i można je dokładnie zmierzyć, wykrywając wytwarzany przez nie regularny impuls radiowy. Chociaż obserwowany spin jest wewnętrznie stały, zmienia się, gdy pulsar jest w ruchu lub gdy na jego sygnał wpływa silne pole grawitacyjne. Obserwując te zmiany, możemy mierzyć właściwości obiektów na orbitach pulsarów.

Zespół wykorzystał czuły radioteleskop MeerKAT, znajdujący się w półpustynnym regionie Karoo w Republice Południowej Afryki. Źródło: Sarao

Rozwikłaj tajemnicę z MeerKAT

Korzystaliśmy z pomocy naszego międzynarodowego zespołu astronomów Radioteleskop Surykatki W Republice Południowej Afryki dokonano takich obserwacji układu, określanego jako NGC 1851E.

Pozwoliło nam to dokładnie wyszczególnić orbity dwóch obiektów, pokazując, że ich punkt największego zbliżenia zmienia się w czasie. Zmiany te opisuje Teoria względności Einsteina Szybkość zmian mówi nam o łącznej masie obiektów w systemie.

Nasze obserwacje wykazały, że układ NGC 1851E waży około cztery razy więcej niż nasze Słońce, a ciemny towarzysz był, podobnie jak pulsar, zwartym obiektem – znacznie gęstszym niż zwykła gwiazda. Najbardziej masywne gwiazdy neutronowe ważą około dwukrotnie więcej niż Słońce, więc jeśli jest to podwójny układ gwiazd neutronowych (dobrze znane i dobrze zbadane układy), musi zawierać dwie najcięższe gwiazdy neutronowe, jakie kiedykolwiek odkryto.

Aby odkryć naturę towarzysza, będziemy musieli zrozumieć rozkład masy w układzie międzygwiazdowym. Ponownie korzystając z ogólnej teorii względności Einsteina, możemy szczegółowo modelować układ, znajdując masę towarzysza mieszczącą się w przedziale od 2,09 do 2,71 masy Słońca.

Masa towarzysza mieści się w „przerwie masowej czarnej dziury”, która leży pomiędzy najcięższymi możliwymi gwiazdami neutronowymi, które, jak się uważa, mają masę około 2,2 masy Słońca, a najlżejszymi czarnymi dziurami, które mogą powstać w wyniku zapadania się gwiazd i które mają masę około 5 mas Słońca. Natura i skład obiektów w tej szczelinie to nierozstrzygnięte pytanie w astrofizyce.

Potencjalni kandydaci

Co więc dokładnie znaleźliśmy?

Możliwa historia powstawania pulsara radiowego NGC 1851E i jego dziwnej gwiazdy towarzyszącej. Źródło: Thomas Torres (Uniwersytet w Aalborgu/MPIfR)

Atrakcyjną możliwością jest odkrycie pulsara krążącego wokół pozostałości połączenia (zderzenia) dwóch gwiazd neutronowych. Ta niezwykła konfiguracja była możliwa dzięki gęstemu upakowaniu gwiazd w NGC 1851.

Na zatłoczonym parkiecie gwiazdy będą krążyć wokół siebie, zamieniając się partnerami w niekończącym się walcu. Jeśli dwie gwiazdy neutronowe zostaną rzucone zbyt blisko siebie, ich taniec zakończy się katastrofalnie.

Czarna dziura utworzona w wyniku ich zderzenia, która może być znacznie jaśniejsza niż te utworzone w wyniku zapadania się gwiazd, może swobodnie wędrować po gromadzie, aż znajdzie kolejną parę tańczących walca i bezczelnie włącza się – przeganiając lżejszego partnera. W leczeniu. To właśnie ten mechanizm kolizji i wymian może doprowadzić do systemu, który obserwujemy dzisiaj.

Kontynuuj wysiłki

Jeszcze nie skończyliśmy z tym systemem. Trwają już prace mające na celu ostateczne określenie prawdziwej natury towarzysza i ujawnienie, czy odkryliśmy najlżejszą czarną dziurę, czy najmasywniejszą gwiazdę neutronową – a może nic takiego.

Na granicy gwiazd neutronowych i czarnych dziur zawsze istnieje możliwość pojawienia się nowych, jeszcze nieznanych obiektów astrofizycznych.

Z pewnością po tym odkryciu będzie wiele spekulacji, ale już jest jasne, że system ten kryje w sobie ogromne nadzieje, jeśli chodzi o zrozumienie tego, co naprawdę dzieje się z materią w najbardziej ekstremalnych środowiskach we wszechświecie.

scenariusz:

• Ewana D. Barr – naukowiec zajmujący się projektem gwiazd tranzytujących i pulsarów we współpracy z MeerKAT (TRAPUM), Instytutem Radioastronomii Maxa Plancka
• Arunima Dutta – doktorantka w Zakładzie Badań Fizyki Podstawowej w Radioastronomii, Instytut Radioastronomii Maxa Plancka
• Benjamin Stubbers – profesor astrofizyki na Uniwersytecie w Manchesterze

Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Rozmowa.