В космосе найдена "черная вдова" рекордной массы — невероятно плотная звезда, совершающая сотни оборотов в секунду
Астрономы измерили массу нейтронной звезды под названием PSR J0952–0607 и обнаружили, что это самая массивная из известных нейтронных звезд: ее масса в 2,35 раза превышает массу Солнца.
Если это правда, это данная цифра очень близко подходит к теоретическому верхнему пределу массы около 2,3 масс Солнца для нейтронных звезд. Таким образом, ученые получили прекрасную лабораторию для изучения подобных сверхплотных звезд, находящихся, как полагает наука, на грани коллапса.
Астрофизик Алекс Филиппенко из Калифорнийского университета в Беркли отметил, что: «Нейтронная звезда подобна одному гигантскому ядру, но когда у вас есть полторы солнечные массы этого вещества (что составляет около 500 000 масс ядер Земли, связанных воедино), совершенно неясно, как они будут себя вести».
Что такое нейтронная звезда и чем она отличается от обычной?
Нейтронные звезды — это коллапсирующие ядра массивных звезд, масса которых составляла от 8 до 30 масс Солнца, прежде чем они стали сверхновыми и унесли большую часть своей массы в космос. Ядра, масса которых примерно в 1,5 раза превышает массу Солнца, являются одними из самых плотных объектов во Вселенной; плотнее них только черные дыры.
Колоссальная масса упакована в сферу диаметром всего 20 километров; при такой плотности протоны и электроны могут объединяться в нейтроны. Единственное, что удерживает этот шар нейтронов от коллапса в черную дыру, — это сила, необходимая для того, чтобы они заняли одни и те же квантовые состояния, называемая давлением вырождения.
Горы на нейтронных звездах скорее всего меньше миллиметра в высоту
В некотором смысле это означает, что нейтронные звезды ведут себя как массивные атомные ядра. Но что происходит в этот переломный момент, когда нейтроны образуют экзотические структуры или превращаются в суп из более мелких частиц, трудно сказать.
Звезда-рекордсмен
PSR J0952–0607 уже была одной из самых интересных нейтронных звезд Млечного Пути. Она представляет собой пульсар — нейтронную звезду, которая вращается очень быстро, и чьи полюса испускают струи излучения. Когда звезда вращается, эти полюса проносятся мимо наблюдателя (нас) наподобие космического маяка, так что кажется, что звезда пульсирует — отсюда и название.
Такие звезды могут быть безумно быстрыми, скорость их вращения измеряется миллисекундами. PSR J0952–0607 — второй по скорости пульсар в Млечном Пути, вращающийся со скоростью 707 оборотов в секунду. Самая быстрая лишь немного обгоняет ее со скоростью вращения 716 раз в секунду.
Какая максимальная масса может быть у нейтронной звезды
Пульсары этого конкретного типа известны как «черные вдовы». Звезда-вдова находится на близкой орбите с двойным компаньоном — настолько близко, что ее огромное гравитационное поле буквально высасывает вещество звезды-компаньона. Эта материя образует аккреционный диск, который вращается и питает нейтронную звезду, как вода, вращающаяся вокруг водостока. Угловой момент от аккреционного диска передается звезде, что приводит к увеличению скорости ее вращения.
Как одна звезда пожирает другую
Расчеты специалистов из Стэндфорда дали результат, в 2,35 раза превышающий массу Солнца, плюс-минус 0,17 массы Солнца. Предполагая, что начальная масса стандартной нейтронной звезды примерно в 1,4 раза превышает массу Солнца, это означает, что PSR J0952–0607 высосал из своего двойного компаньона материю, эквивалентную массе целого Солнца. Команда утверждает, что это действительно важная информация о нейтронных звездах, поскольку она «исключает многие другие популярные модели физики плотной материи».
В космосе найдена аномальная звезда-вампир: загадка «черной вдовы»
Двойная система также демонстрирует механизм, благодаря которому изолированные пульсары без двойных компаньонов могут иметь скорость вращения, достигающую миллисекунд. Спутник J0952–0607 почти исчез; как только он будет полностью поглощен, пульсар (если он не пересечет верхний предел массы и не сколлапсирует в черную дыру) сохранит свою безумно быструю скорость вращения в течение довольно долгого времени.
«По мере того, как звезда-компаньон развивается и начинает становиться красным гигантом, вещество перетекает к нейтронной звезде, в результате чего та крутится все быстрее. Раскручиваясь, она теперь становится невероятно энергичной, и из нейтрона начинает исходить ветер частиц. Затем этот ветер ударяет в звезду-донора и начинает сдирать с нее остатки материи, так что со временем ее масса уменьшается до массы планеты, а если проходит еще больше времени, то она вообще исчезает», — рассказал Филиппенко.
