Астрономы обнаружили нейтронную звезду, вращающуюся вокруг загадочного объекта, который, по общему мнению, не должен существовать. Объект, кажущийся невидимым в свете, и слишком маленький, чтобы быть черной дырой, не поддается объяснению.
С помощью радиотелескопа MeerKAT в Южной Африке загадка началась, когда астрономы заметили пульсар в шаровом скоплении под названием NGC 1851. , в созвездии Колумбы. Пульсары — это тип нейтронных звезд, которые имеют сильные магнитные поля, которые создают конусы радиоволн, которые движутся вокруг, как лучи маяка. Когда эти конусы обращены к Земле, нам кажется, что они регулярно пульсируют, отсюда и название.
Поскольку эти сигналы настолько устойчивы и предсказуемы, астрономы могут изучить их время и вычислить удивительное количество информации об окружающей среде. В этом случае они обнаружили, что пульсар вращался рядом со вторым объектом – и тогда все начало становиться странным.
«Когда мы посмотрели на снимки NGC 1851, сделанные Хабблом, мы ничего не увидели в этом положении. — сказал Праджвал Вораганти Падманабх, соавтор исследования. «Следовательно, объект на орбите пульсара — это не обычная звезда, а чрезвычайно плотный остаток коллапсирующей звезды».
Известно, что эти рухнувшие остатки звезды принимают одну из двух форм: либо это другая нейтронная звезда, либо черная дыра. Но есть проблема: объект оказался слишком массивным, чтобы быть нейтронной звездой, но недостаточно массивным, чтобы быть черной дырой.
Согласно моделям, нейтронные звезды всегда меньше примерно двух солнечных масс, а черные дыры никогда не становятся легче примерно пяти солнечных масс. Это подтверждается и наблюдениями за космосом — компактные объекты всегда попадают в ту или иную категорию. Во всяком случае, до сих пор. Было обнаружено, что этот недавно обнаруженный объект имеет массу примерно в 2,1–2,7 раза больше солнечной, что соответствует установленному «разрыву масс». Это означает, что это может быть либо самая тяжелая из известных нейтронных звезд, либо самая легкая из известных черных дыр, либо, возможно, что-то совершенно другое.
«Чем бы ни был этот объект, это захватывающая новость», — сказал Пауло Фрейре, соавтор исследования. «Если это черная дыра, то это будет первая известная система пульсар/черная дыра, которая на протяжении десятилетий была Святым Граалем пульсарной астрономии! Если это нейтронная звезда, это будет иметь фундаментальное значение для нашего понимания неизвестного состояния материи при такой невероятной плотности!»
Исследователи предполагают, что странная система на самом деле образовалась из двух предыдущих бинарных систем. В одной из них находились две нейтронные звезды, которые столкнулись и слились в одну черную дыру размером меньше среднего. Тем временем в другой системе находилась нейтронная звезда, находившаяся на близкой орбите с другой звездой, причем первая высасывала материал из второй. Этот процесс, распространенный во всем космосе, передает угловой момент нейтронной звезде, превращая ее в быстро вращающийся пульсар. Другая звезда осталась в виде мертвой оболочки, называемой белым карликом.
В конце концов, черная дыра попала в двойную систему, где сложные движения трех тел привели к выбросу белого карлика. Осталась система пульсар/черная дыра, наблюдаемая сегодня.
Это не первый объект, обнаруженный в разрыве масс. В 2019 году детекторы гравитационных волн уловили сигналы от черной дыры с массой 23 солнечных, поедающей что-то массой 2,6 солнечных масс. Поскольку это было найдено только после того, как объект был уничтожен, мы можем многому из него научиться. К счастью, у NGC 1851 есть живая система, которую мы можем продолжать изучать.
«Мы еще не закончили с этой системой», — сказала Арунима Дутта, соавтор исследования. «Раскрытие истинной природы компаньона станет поворотным моментом в нашем понимании нейтронных звезд, черных дыр и всего, что еще может скрываться в массе черной дыры!»
Результат исследования был опубликован в журнале. Наука. Анимацию предлагаемого формирования системы можно увидеть на видео ниже.
NGC 1851E: создание двойной черной дыры с разницей масс
