Группа астрономов из США обнаружила самую массивную нейтронную звезду во Вселенной. Астрономы, используя однозеркальный радиотелескоп национального научного фонда Green Bank Telescope (GBT), обнаружили самый массивный нейтронный пульсар известный на сегодняшний день науке массой в 2 раза больше нашего Солнца и назвали ее PSR J1614-2230.
«Эта нейтронная звезда в два раза массивнее нашего Солнца. Это удивительно, и, что гораздо большая масса сверхновой означает, что несколько теоретических моделей для внутреннего состава нейтронных звезд теперь исключены», говорят ученые Пол Деморест (Paul Demorest) и Скотт Рэнсом (Scott Ransom) из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO). «Это измерение массы также имеет значение для нашего понимания всей материи при очень высоких плотностях и многих деталях в ядерной физике», добавил он.
Нейтронные звезды являются сверхплотными «трупами» массивных звезд, которые взорвались как сверхновые. При всей их массе упакованной в сфере размером с небольшой город, их протоны и электроны измельчаются в нейтроны. Нейтронная звезда может быть в несколько раз более плотной, чем атомное ядро, и кусочек материала из нейтронной звезды будет весить более 500 миллионов тонн. Эта огромная плотность нейтронных звезд делает идеальной природной «лабораторией» для изучения самых плотных и экзотических состояний материи известной сегодня в физике.
Ученые использовали эффект теории Альберта Эйнштейна основанный на общей теории относительности для измерения массы нейтронной звезды и ее орбитального спутника, белого карлика. Нейтронная звезда пульсар, излучает маяки, как пучки радиоволн, которые несутся через пространство, в то время как она вращается. Этот пульсар, названный PSR J1614-2230, оборачивается со скоростью 317 раз в секунду, а его спутник завершает полный проход по орбите всего за девять дней. Этой паре звезд около 3000 световых лет, их орбиты прекрасно видны с Земли, что играет ключевую роль в обеспечении точных данных для измерения их массы.
С помощью эффекта Шапиро ученым удалось точно измерить массы обеих звезд. Эффект Шапиро заключается в том, что когда радиоволны идущие пульсара замедляются гравитационной силой находящегося с ним рядом белого карлика, а это приводит к некоторому замедлению их «прибытия» на Землю, как итог происходит искажение пространства и времени.
Астрономы использовали недавно построенный цифровой прибор под названием «Green Bank Ultimate Pulsar Processing Instrument»(GUPPI), прилагаемого к радиотелескопу GBT, чтобы исследовать двойные звезды через один их полный оборот в начале этого года. Использование GUPPI расширило возможности астрономов в получении и измерении времени сигналов от пульсаров в несколько раз.
Исследователи ожидали, что нейтронная звезда будет иметь массу примерно в полтора раза больше массы Солнца. Однако их наблюдения показали, что она в два раза массивнее Солнца. Эта большая масса, говорят они, изменила их понимание состава нейтронной звезды. Некоторые теоретические модели постулируется, потому что в дополнение к нейтронам, такие звезды также будет содержать некоторые другие экзотические субатомные частицы, называемые гипероны или конденсаторы каонов.
Деморест и Рэнсом, наряду с Тимом Пеннусси (Tim Pennucci) из Университета Вирджинии, Мэллори Робертсом (Mallory Roberts) из «Eureka Scientific», и Джейсоном Хеззельсом (Jason Hessels) из Нидерландского института радиоастрономии и Амстердамского университета, сообщили о своих результатах 28 октября в выпуске научного журнала «Nature».
Их результат дальнейших исследований изложен в сопроводительном документе и планируется к публикации в журнале «Astrophysical Journal Letters». Там остаются несколько жизнеспособных гипотез для внутреннего состава нейтронных звезд.
«Пульсары в целом дают нам прекрасную возможность для изучения экзотической физики, а эта система является фантастической лабораторией, дающей нам ценную информацию с далеко идущими последствиями для науки», заключает Рэнсом . «Это удивительно для меня, что одно простое число — это масса нейтронной звезды — может рассказать нам так много различных аспектов физики и астрономии», добавил он.
Национальная радиоастрономическая обсерватория является объектом Национального научного фонда, и является лидером в области научного исследования пульсаров, плотных нейтронных звезд, которые служат в качестве лабораторий, в которых астрономы изучают физику экстремальных состояний вещества и огромных магнитных полей. GBT может также обнаружить отпечатки «пальцев» атомов и молекул в дальних просторах Вселенной, что дает новые знания о звездообразовании, структуре и движении газа в галактиках, а также природы фундаментальных констант.
