Наймасивніша нейтронна зоря з досі виявлених, яка обертається навколо своєї осі понад 700 разів на секунду, руйнує свого супутника.
Нейтронну зорю PSR J0952-0607 астрономи відкрили в 2017 році приблизно за 3000 світлових років від Землі в напрямку сузір’я Секстана. Останні вимірювання показали: зоря важить у 2,35 рази більше, ніж Сонце. А це означає, що вона є наймасивнішою нейтронною зорею з нині відомих.
Нейтронні зорі — це те, що залишилося від масивних зір, коли у їхніх ядрах закінчилося паливо і вони вибухнули як наднові. Хоча діаметр цих зір становить не більше трьох десятків кілометрів, їх маса співмірна з масою Сонця та навіть більше. Саме тому нейтронні зорі є найщільнішими відомими об’єктами у Всесвіті, крім чорних дір.
Нейтронні зорі від народження обертаються і їх можна виявити лише за допомогою пучків радіохвиль, рентгенівського випромінювання та гамма-променів, які вони утворюють, як космічні маяки. Через це мерехтіння чи пульсації їх часто називають пульсарами.
Більшість пульсарів обертаються досить повільно, приблизно раз на секунду. Натомість PSR J0952-0607 робить понад 700 обертів щосекунди. Це одна із нейтронних зір з найменшим періодом обертання (крім того, що вона є найважчою). Завдяки своїй унікальній природі PSR J0952-0607 може допомогти науковцям знайти відповіді на деякі фундаментальні питання про природу цих загадкових об’єктів.
Вчені, наприклад, вважають, що коли нейтронні зорі стають занадто важкими, вони колапсують (стискаються) і перетворюються на чорні діри. Але дослідники не знають, за якого значення маси відбувається процес колапсу. Вони також не розуміють стану матерії всередині цих зір, які такі щільні, що атоми, найімовірніше, не можуть існувати всередині них у звичайному вигляді. Величезний тиск розчавлює атоми на окремі складові — у «суп» із вільно існуючих кварків, які утворюють протони і нейтрони. Щільність нейтронних зір така висока, що маса 16 кубічних сантиметрів їхньої речовини становить понад 10 мільярдів тонн.
«Ми приблизно знаємо поведінку матерії при ядерній щільності, як у ядрі атома урану», — сказав Алекс Філіппенко, знаний професор астрономії Каліфорнійського університету в Берклі та один із авторів дослідження. «Нейтронна зоря схожа на одне величезне ядро, але коли ви маєте півтори сонячні маси цієї речовини, що дорівнює масі приблизно 500 000 ядер Землі, які всі злиплися разом, то поведінка цієї матерії зовсім незрозуміла».
Астрономи виміряли швидкість слабкої зорі (зелене коло), яка позбавлена майже всієї маси невидимим компаньйоном — нейтронною зорею, що є мілісекундним пульсаром. Науковці визначили, що ця нейтронна зоря є наймасивнішою з досі знайдених. Можливо, що її маса є верхньою межею для нейтронних зір. Фото з сайту www.space.com.
PSR J0952-0607 є частиною подвійної системи, відомої як пульсар Чорної вдови (black widow pulsar). Ці системи, названі на честь сумнозвісних павуків-чорних вдів, які поїдають своїх партнерів після спарювання, складаються з нейтронної зорі, що поглинає речовину зорі-компаньйона. Приголомшливу швидкість обертання цих пульсарів спричиняє якраз речовина, що падає на них.
Нейтронні зорі, що є пульсарами Чорної вдови, досить важко досліджувати, бо вони надзвичайно слабкі. Астрономи змогли оцінити масу PSR J0952-0607, зосередивши увагу на залишках зорі-компаньйона. Її розміри натепер зменшилися до розміру великої планети, приблизно в 20 разів більшої, ніж Юпітер. За допомогою 10-метрового телескопа обсерваторії Кека на Мауна-Кеа ( Гаваї), науковці змогли отримати спектри видимого світла, яке випромінює зоря-супутник. Порівнявши спектри зі спектрами схожих зір, дослідники виміряли орбітальну швидкість зорі-компаньйона та обчислити масу нейтронної зорі.
Філіппенко та його колега Роджер В. Романі (Roger W. Romani), професор астрофізики Стенфордського університету, вивчили майже дюжину подвійних систем Чорної вдови за останні роки, але лише шість із них мали зорю-компаньйона, достатньо яскраву, щоб можна було обчислити масу нейтронної зорі.
«Поєднавши ці вимірювання з даними кількох інших «Чорних вдів», ми показали, що нейтронні зорі можуть досягти принаймні такої маси, як 2,35 плюс — мінус 0,17 маси Сонця [перед тим, як колапсувати в чорні діри]», — сказав Романі. «Водночас, це накладає одні з найсильніших обмежень на властивість речовини мати щільність, яка в кілька разів перевищує щільність атомних ядер. Справді, багато загальноприйнятих моделей фізики щільної матерії не відповідають цьому значенню».
Результати дослідження взяв до публікації журнал Astrophysical Journal Letters і наразі вони доступні онлайн через репозиторій Arxiv.
За інф. з сайту www.space.com
