Astrofizica în criză? Descoperirea unui OZN ar putea schimba totul

Astronomii au descoperit un obiect ceresc care sfidează clasificarea, dezvăluind probabil un nou tip de entitate cosmică la marginea fizicii cunoscute.

Uneori, astronomii întâlnesc obiecte pe cer pe care nu le putem explica cu ușurință. În noua noastră cercetare, publicat în Științeraportăm o astfel de descoperire, care este de natură să stârnească dezbateri și speculații.

Stelele neutronice sunt unele dintre cele mai dense obiecte din univers. Compact ca nucleul unui atom, dar la fel de mare ca un oraș, transcende limitele înțelegerii noastre asupra materiei supreme. Cu cât o stea neutronică este mai grea, cu atât este mai probabil să se prăbușească în cele din urmă în ceva mai dens: o gaură neagră.

Redarea unui artist a sistemului presupunând că steaua însoțitoare masivă este o gaură neagră. Cea mai strălucitoare stea de fundal este însoțitorul său de orbită, pulsarul radio PSR J0514-4002E. Cele două stele sunt separate de o distanță de 8 milioane de kilometri și orbitează una în jurul celeilalte la fiecare 7 zile. Credit: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Marginea înțelegerii: stele neutronice și găuri negre

Aceste obiecte astrofizice sunt atât de dense, iar gravitația lor atât de puternică, încât miezurile lor – oricare ar fi ele – sunt acoperite permanent de univers de orizonturi de evenimente: suprafețe de întuneric complet din care nicio lumină nu poate scăpa.

Dacă vrem să înțelegem fizica la punctul de vârf dintre stelele neutronice și găurile negre, trebuie să găsim obiecte la aceste granițe. În special, trebuie să găsim obiecte pentru care să putem face măsurători precise pe perioade lungi de timp. Și exact asta am găsit – un obiect care nu este clar A Steaua de neutroni Nici a Gaură neagră.

Imaginea telescopului spațial Hubble a clusterului globular NGC 1851. Sursa imagine: NASA, ESA și G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Procesor: Gladys Cooper (NASA/The Catholic University of America)

Un dans cosmic în NGC 1851

Asta a fost când priveam adânc în clusterul stelar NGC 1851 Faptul că am descoperit ceea ce pare a fi o pereche de stele oferă o nouă perspectivă asupra limitelor extreme ale materiei din univers. Sistemul este format dintr-o milisecundă PulsarEste un tip de stea neutronică care se rotește rapid, care mătură razele de lumină radio prin univers în timp ce se rotește și este un obiect masiv, ascuns, de natură necunoscută.

Obiectul masiv este întunecat, ceea ce înseamnă că este invizibil la toate frecvențele luminii – de la radio la benzile de lumină, raze X și raze gamma. În alte circumstanțe, acest lucru ar face imposibilă studiul, dar aici ne vine în ajutor pulsarul de milisecunde.

Pulsarii de milisecunde sunt ca niște ceasuri atomice cosmice. Rotațiile lor sunt incredibil de stabile și pot fi măsurate cu precizie prin detectarea pulsului radio obișnuit pe care îl produc. Deși intrinsec constant, spinul observat se modifică atunci când pulsarul este în mișcare sau când semnalul său este afectat de un câmp gravitațional puternic. Prin observarea acestor schimbări, putem măsura proprietățile obiectelor de pe orbitele pulsarilor.

Echipa a folosit radiotelescopul sensibil MeerKAT, situat în regiunea semi-deșertică Karoo din Africa de Sud. Credit: Sarao

Dezvăluie misterul cu MeerKAT

Am folosit echipa noastră internațională de astronomi Radiotelescop Meerkat În Africa de Sud pentru a face astfel de observații ale sistemului, denumit NGC 1851E.

Acest lucru ne-a permis să detaliem cu precizie orbitele celor două obiecte, arătând că punctul lor de cea mai apropiată apropiere se modifică în timp. Aceste modificări sunt descrise de Teoria relativității a lui Einstein Viteza schimbării ne spune masa combinată a obiectelor din sistem.

Observațiile noastre au arătat că sistemul NGC 1851E cântărește de aproximativ patru ori mai mult decât Soarele nostru și că însoțitorul întunecat era, ca un pulsar, un obiect compact – mult mai dens decât o stea obișnuită. Cele mai masive stele cu neutroni cântăresc aproximativ de două ori masa Soarelui, așa că, dacă acesta este un sistem de stele cu neutroni dubli (sisteme bine cunoscute și bine studiate), acesta trebuie să conțină două dintre cele mai grele stele cu neutroni descoperite vreodată.

Pentru a descoperi natura însoțitorului, va trebui să înțelegem cum este distribuită masa în sistemul interstelar. Din nou, folosind relativitatea generală a lui Einstein, putem modela sistemul în detaliu, găsind o masă pentru însoțitor care să fie între 2,09 și 2,71 ori masa Soarelui.

Masa companionului se încadrează în „decalajul de masă al găurii negre” care se află între cele mai grele stele cu neutroni posibil, despre care se crede că au o masă de aproximativ 2,2 mase solare, și cele mai ușoare găuri negre care se pot forma în urma colapsului stelar, care au o masă. de aproximativ 5 mase solare. Natura și compoziția obiectelor din acest gol este o întrebare remarcabilă în astrofizică.

Candidați potențiali

Deci, ce am găsit mai exact atunci?

Istoricul posibil de formare a pulsarului radio NGC 1851E și a straniei sale stele însoțitoare. Credit: Thomas Torres (Universitatea Aalborg/MPIFR)

O posibilitate atractivă este că am descoperit un pulsar care orbitează în jurul rămășițelor unei fuziuni (coliziune) a două stele neutronice. Această configurație neobișnuită a fost posibilă prin împachetarea densă de stele din NGC 1851.

Pe acest ring de dans aglomerat, stelele se vor înconjura una în jurul celeilalte, schimbând partenerii într-un vals nesfârșit. Dacă două stele neutronice ar fi aruncate prea aproape una de alta, dansul lor s-ar termina dezastruos.

Gaura neagră creată de ciocnirea lor, care poate fi mult mai ușoară decât cele create de stelele care se prăbușesc, este liberă să rătăcească prin grup până când găsește o altă pereche de dansatori care valsează și se inserează cu obrăznicie – alungând partenerul mai ușor. In tratament. Acest mecanism de ciocniri și schimburi este cel care ar putea duce la sistemul pe care îl observăm astăzi.

Continuă să te străduiești

Încă nu am terminat cu acest sistem. Se lucrează deja pentru a determina în mod concludent adevărata natură a însoțitorului și a dezvălui dacă am descoperit cea mai ușoară gaură neagră sau cea mai masivă stea neutronică – sau poate niciuna.

La granița dintre stelele neutronice și găurile negre, există întotdeauna posibilitatea apariției unor obiecte astrofizice noi, încă necunoscute.

Multe speculații vor urma cu siguranță acestei descoperiri, dar ceea ce este deja clar este că acest sistem are o promisiune enormă atunci când vine vorba de înțelegerea a ceea ce se întâmplă cu adevărat cu materia în mediile cele mai extreme din univers.

compus de:

• Ewan D. Barr – cercetător al proiectului pentru stele și pulsari în tranziție în colaborare cu MeerKAT (TRAPUM), Institutul Max Planck pentru Radioastronomie
• Arunima Dutta – doctorand la Departamentul de cercetare de fizică fundamentală în radioastronomie, Institutul Max Planck de radioastronomie
• Benjamin Stubbers – profesor de astrofizică, Universitatea din Manchester

Adaptat după un articol publicat inițial în Conversaţie.