Czy to najlżejsza czarna dziura czy najcięższa gwiazda neutronowa?

Około 40 000 lat świetlnych stąd szybko wirujący obiekt ma towarzysza, który wprawia astronomów w zakłopotanie. Jest cięższa od najcięższych gwiazd neutronowych, a jednocześnie lżejsza od najlżejszych czarnych dziur. Pomiary umieszczają ją w tak zwanej luce masowej czarnej dziury, obserwowanej luce w populacji gwiazd o masie od dwóch do pięciu mas Słońca. Wydaje się, że nie ma gwiazd neutronowych większych niż dwie masy Słońca ani czarnych dziur mniejszych niż pięć mas Słońca.

Astronomowie pracujący w ramach współpracy Transients and Pulsars z MeerKAT (TRAPUM) odkryli obiekt nazwany PSR J0514-4002E w gromadzie kulistej o nazwie NGC 1851. Jest to „ekscentryczny podwójny pulsar milisekundowy” – twierdzą autorzy nowego artykułu badawczego w czasopiśmie Science. Całkowita masa obiektu towarzyszącego pulsarowi wynosi 3,887 ± 0,004 masy Słońca, co plasuje go dokładnie w szczelinie masowej czarnej dziury.

Co to jest?

Nowy artykuł badawczy nosi tytuł „ Pulsar w układzie podwójnym ze zwartym obiektem w szczelinie masowej między gwiazdami neutronowymi a czarnymi dziurami”. Głównym autorem jest Ewan Barr z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka. Opublikowano go w czasopiśmie Science. Barr i jego współpracownicy odkryli obiekt krążący wokół szybko wirującego pulsara milisekundowego. Pulsar to obracająca się gwiazda neutronowa powstała w wyniku eksplozji supernowej. Pulsary podczas wirowania emitują wiązki energii elektromagnetycznej ze swoich biegunów. Jeśli orientacja między Ziemią a pulsarem jest prawidłowa, widzimy błyski pulsara. Dlatego nazywa się je kosmicznymi latarniami morskimi. Pulsar milisekundowy ma okres rotacji od 1 do 10 milisekund. Oznacza to, że obraca się od 60 000 do 6000 razy na minutę.

Pulsary to potężne narzędzia ze względu na ich szybki i przewidywalny obrót. Technika synchronizacji pulsarów mierzy impulsy z dużą precyzją i odnotowuje wszelkie zmiany. Zmiany te wskazują na obecność innego ciała, jego masę i odległość od pulsara.

Pomyśl o tym, jak o możliwości upuszczenia niemal idealnego stopera na orbitę wokół gwiazdy oddalonej o prawie 40 000 lat świetlnych, a następnie możliwości pomiaru czasu tych orbit z dokładnością do mikrosekund.powiedział główny autor Barr.

W swoich badaniach astronomowie wykorzystali synchronizację pulsara do wykrycia obiektu w związku binarnym z nim. Ale nie mógł im powiedzieć, co to jest. Czy mógłby to być układ podwójny zawierający pulsar i czarną dziurę? A może to pulsar i gwiazda neutronowa? Czy to może być coś innego? Astronomowie nigdy nie znaleźli układu zawierającego pulsar i czarną dziurę, choć bardzo by tego chcieli. Te pary stanowią nowy sposób badania czarnych dziur i mogą również służyć jako nowy test ogólnej teorii względności Einsteina. Jeśli towarzyszem nie jest mała czarna dziura, ale ciężka gwiazda neutronowa, jest to naukowo cenne z innego powodu.

Każda możliwość dotycząca natury towarzysza jest ekscytująca.powiedział Ben Stappers, profesor astrofizyki na Uniwersytecie w Manchesterze i jeden ze współautorów.

Układ pulsar–czarna dziura będzie ważnym celem testowania teorii grawitacji, a ciężka gwiazda neutronowa zapewni nowe spojrzenie na fizykę jądrową przy bardzo dużych gęstościach.

Gwiazdy neutronowe to niezwykle gęste, zwarte obiekty, które pozostają po zapadnięciu się i eksplozji masywnej gwiazdy w postaci supernowej. Gwiazdy neutronowe mogą zapadać się jeszcze bardziej, jeśli zyskają masę w wyniku interakcji z innym obiektem gwiazdowym. Ale astrofizycy nie wiedzą, czym stają się te gwiazdy neutronowe po zapadnięciu się. Mogą stać się czarnymi dziurami.

Tutaj właśnie wchodzi w grę różnica masowa czarnej dziury.

Naukowcy uważają, że aby gwiazda neutronowa uległa zapadnięciu, musi mieć masę około 2,2 masy Słońca. To próg niezbędny do wystąpienia załamania. Jednak zarówno teoria, jak i obserwacje pokazują, że te zapadnięte gwiazdy neutronowe mogą stworzyć czarne dziury pięć razy masywniejsze od Słońca. Prowadzi to do powstania luki masowej czarnej dziury. Astrofizycy nie są pewni natury obiektów znajdujących się w przerwie masowej. Jak pokazują te obserwacje, coś w tym jest, ale charakter obiektu jest trudny do rozpoznania. Kimkolwiek jest towarzysz, autorzy uważają, że powstał w wyniku połączenia dwóch gwiazd neutronowych.

Proponujemy, aby spółka towarzysząca powstała w wyniku fuzji dwóch wcześniejszych NS.piszą.

Jeśli towarzyszem jest masywna gwiazda neutronowa, może to być pulsar. Autorom nie udało się jednak wykryć żadnych pulsacji.

Szukaliśmy pulsacji radiowych towarzysza, zakładając pełny dozwolony zakres stosunków masowych, ale nie wykryliśmy żadnych.wyjaśniają.

Pochodzenie obiektu podwójnego może wyjaśnić, czym jest ten obiekt, a astrofizycy dysponują szczegółowymi modelami ewolucji układu podwójnego. Modele te wskazują, że w jakiś sposób miał tu miejsce transfer masy.

Połączenie lokalizacji w gęstej gromadzie kulistej (gdzie często dochodzi do spotkań wymiany gwiazd), bardzo ekscentrycznej orbicie, szybkiego wirowania pulsara i dużej masy towarzyszącej wskazuje, że układ PSR J0514?4002E jest produktem wtórnego spotkanie wymiany.wyjaśniają naukowcy w swoim artykule.

Autorzy uważają, że wcześniejszy obiekt towarzyszący o mniejszej masie przekazał masę pulsarowi. Tego typu interakcje są bardziej prawdopodobne w gromadzie kulistej, takiej jak ta, w której znajduje się obiekt podwójny, gdzie gwiazdy są ciasno upakowane. Pulsar również obraca się bardzo szybko, co jest kolejną wskazówką, że zyskał masę od towarzysza. Jeśli tak było, to w jakiś sposób bieżący obiekt towarzyszący zastąpił poprzedniego towarzysza.

Możliwa jest jednak również bardziej skomplikowana ewolucja z wielokrotnymi spotkaniami wymiany. Dlatego nie możemy wnioskować o naturze towarzysza na podstawie podwójnych modeli ewolucji.wyjaśniają naukowcy.

Na razie charakter obiektu jest niepewny.

Dlatego nie możemy określić, czy towarzysz to masywny NS, czy BH o małej masie.

Ale pewnego dnia mogą.

Jeszcze nie skończyliśmy z tym systemem.powiedziała współautorka Arunima Dutta z MPIA.

Odkrycie prawdziwej natury towarzysza będzie punktem zwrotnym w naszym rozumieniu gwiazd neutronowych, czarnych dziur i wszystkiego, co może czaić się w luce masowej czarnej dziury.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę Postaw mi kawę na buycoffee.to


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową