Astrofyzika v krizi? Objev UFO mohl vše změnit

Astronomové objevili nebeský objekt, který se vymyká klasifikaci, možná odhalující nový typ kosmické entity na hranici známé fyziky.

Někdy se astronomové setkávají s objekty na obloze, které nemůžeme snadno vysvětlit. V našem novém výzkumu zveřejněno v vědyhlásíme takový objev, který pravděpodobně vyvolá debaty a spekulace.

Neutronové hvězdy jsou některé z nejhustších objektů ve vesmíru. Kompaktní jako jádro atomu, ale velký jako město, přesahuje hranice našeho chápání konečné hmoty. Čím je neutronová hvězda těžší, tím je pravděpodobnější, že se nakonec zhroutí do něčeho hustšího: do černé díry.

Umělecké ztvárnění systému za předpokladu, že hmotná doprovodná hvězda je černá díra. Nejjasnější hvězdou na pozadí je její obíhající společník, rádiový pulsar PSR J0514-4002E. Obě hvězdy jsou od sebe vzdáleny 8 milionů kilometrů a obíhají kolem sebe každých 7 dní. Kredit: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Hranice porozumění: neutronové hvězdy a černé díry

Tyto astrofyzikální objekty jsou tak husté a jejich gravitace tak silná, že jejich jádra – ať už jsou jakákoli – jsou trvale pokryta vesmírem horizonty událostí: povrchy úplné temnoty, ze kterých nemůže uniknout žádné světlo.

Pokud chceme porozumět fyzice v bodě zvratu mezi neutronovými hvězdami a černými dírami, musíme najít objekty na těchto hranicích. Zejména musíme najít objekty, pro které můžeme provádět přesná měření po dlouhou dobu. A to je přesně to, co jsme našli – objekt, který není jasně A Neutronová hvězda Ani a Černá díra.

Snímek kulové hvězdokupy NGC 1851 z Hubbleova vesmírného dalekohledu. Zdroj obrázků: NASA, ESA a G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Procesor: Gladys Cooper (NASA/The Catholic University of America)

Kosmický tanec v NGC 1851

Bylo to při pohledu hluboko do hvězdokupy NGC 1851 To, že jsme objevili to, co vypadá jako pár hvězd, poskytuje nový pohled na extrémní limity hmoty ve vesmíru. Systém se skládá z jedné milisekundy PulsarJedná se o typ rychle rotující neutronové hvězdy, která při rotaci rozmetává paprsky rádiového světla vesmírem, a je to masivní skrytý objekt neznámé povahy.

Masivní objekt je tmavý, což znamená, že je neviditelný na všech frekvencích světla – od rádia po pásy světla, rentgenové a gama záření. Za jiných okolností by to znemožnilo studium, ale právě zde nám přichází na pomoc milisekundový pulsar.

Milisekundové pulsary jsou jako kosmické atomové hodiny. Jejich rotace jsou neuvěřitelně stabilní a lze je přesně měřit detekcí pravidelných rádiových impulsů, které produkují. Ačkoli je vnitřně konstantní, pozorovaný spin se mění, když je pulsar v pohybu nebo když je jeho signál ovlivněn silným gravitačním polem. Pozorováním těchto změn můžeme měřit vlastnosti objektů na drahách pulsarů.

Tým použil citlivý radioteleskop MeerKAT, který se nachází v polopouštní oblasti Karoo v Jižní Africe. Kredit: Sarao

Odhalte záhadu s MeerKAT

Využili jsme našeho mezinárodního týmu astronomů Radioteleskop Surikata V Jižní Africe, aby se taková pozorování systému, označovaného jako NGC 1851E.

To nám umožnilo přesně popsat oběžné dráhy těchto dvou objektů, což ukazuje, že bod jejich nejbližšího přiblížení se s časem mění. Tyto změny popisuje Einsteinova teorie relativity Rychlost změny nám říká kombinovanou hmotnost objektů v systému.

Naše pozorování odhalila, že systém NGC 1851E váží asi čtyřikrát více než naše Slunce a že temný společník byl, podobně jako pulsar, kompaktní objekt – mnohem hustší než běžná hvězda. Nejhmotnější neutronové hvězdy váží asi dvojnásobek hmotnosti Slunce, takže pokud se jedná o systém dvojitých neutronových hvězd (známé a dobře prostudované systémy), musí obsahovat dvě z nejtěžších neutronových hvězd, jaké kdy byly objeveny.

Abychom odhalili povahu společníka, budeme muset pochopit, jak je v mezihvězdném systému distribuována hmota. Opět pomocí Einsteinovy ​​obecné teorie relativity můžeme systém detailně modelovat a najít hmotnost společníka mezi 2,09 a 2,71 násobkem hmotnosti Slunce.

Hmotnost společníka spadá do „mezery hmoty černé díry“, která leží mezi nejtěžšími možnými neutronovými hvězdami, o nichž se předpokládá, že mají hmotnost asi 2,2 hmotnosti Slunce, a nejlehčími černými dírami, které mohou vzniknout kolapsem hvězd a které mají hmotnost asi 5 hmotností Slunce. Povaha a složení objektů v této mezeře je výjimečnou otázkou v astrofyzice.

Potenciální kandidáti

Co přesně jsme tedy našli?

Možná historie vzniku rádiového pulsaru NGC 1851E a jeho podivné doprovodné hvězdy. Kredit: Thomas Torres (Aalborg University/MPIfR)

Atraktivní možností je, že jsme objevili pulsar obíhající kolem pozůstatků sloučení (srážky) dvou neutronových hvězd. Tuto neobvyklou konfiguraci umožnilo husté shlukování hvězd v NGC 1851.

Na tomto přeplněném tanečním parketu budou hvězdy kroužit kolem sebe a vyměňovat si partnery v nekonečném valčíku. Pokud by byly dvě neutronové hvězdy vrženy příliš blízko k sobě, jejich tanec by skončil katastrofálně.

Černá díra vytvořená jejich srážkou, která může být mnohem lehčí než ty, které vytvořily kolabující hvězdy, může volně bloudit kupou, dokud nenajde další pár tančících tanců, a drze se vloží – zažene lehčího partnera. V péči. Právě tento mechanismus kolizí a výměn by mohl vést k systému, který dnes pozorujeme.

Pokračujte ve snaze

S tímto systémem jsme ještě neskončili. Již se pracuje na přesvědčivém určení skutečné povahy společníka a odhalení, zda jsme objevili nejlehčí černou díru nebo nejhmotnější neutronovou hvězdu – nebo možná ani jedno.

Na rozhraní mezi neutronovými hvězdami a černými dírami je vždy možnost vzniku nových, dosud neznámých, astrofyzikálních objektů.

Po tomto objevu bude jistě následovat mnoho spekulací, ale již nyní je jasné, že tento systém má obrovský příslib, pokud jde o pochopení toho, co se skutečně děje s hmotou v nejextrémnějších prostředích ve vesmíru.

napsáno:

• Ewan D. Barr – Project Scientist for Transiting Stars and Pulsars ve spolupráci s MeerKAT (TRAPUM), Max Planck Institute for Radio Astronomy
• Arunima Dutta – doktorand na katedře výzkumu základní fyziky v radioastronomii, Institut Maxe Plancka pro radioastronomii
• Benjamin Stubbers – profesor astrofyziky, University of Manchester

Převzato z článku původně publikovaného v Konverzace.