Ученые открыли самую тяжелую нейтронную звезду – «черную вдову»
Нейтронная звезда, которая вращается с рекордной скоростью 707 оборотов в секунду, практически полностью поглотила соседнюю звезду, превратившись в самую тяжелую из известных нейтронных звезд. Сейчас масса этого компактного объекта превышает массу Солнца в 2,19–2,52 раза. Кратко об исследовании говорится в пресс-релизе на Phys.org.
Ученые провели спектрофотометрические наблюдения за массивным миллисекундным пульсаром PSR~J0952-0607 (J0952) и его компаньоном, которые располагаются на расстоянии 3000–5000 световых лет от Земли, при помощи телескопа обсерватории Кека (Гавайи). Один оборот нейтронная звезда делает за 1,41 миллисекунды – это, по словам специалистов, и делает ее наиболее быстровращающимся пульсаром в Млечном Пути. Она является «черной вдовой» – относится к тем нейтронным звездам, что своими излучением и гравитацией разрушают звезды-компаньоны, наращивая массу за счет них.
Но нейтронные звезды не способны бесконечно увеличивать массу, а при достижении определенного предела они должны коллапсировать в черную дыру. Сложно определить теоретически, какой может быть максимальная масса нейтронной звезды, по этой причине такие «черные вдовы» считаются удобным объектом для выявления этого предела. Чтобы вычислить массу нейтронных звезд, астрономы, как правило, измеряют радиальную скорость компаньонов, однако в случае J0952 соседняя звезда считалась слишком слабой для того, чтобы можно было определить радиальную скорость даже с помощью крупных телескопов.
Выходом из ситуации оказалось то, что звезда-компаньон J0952 в результате приливного захвата повернута к нейтронной звезде всегда одной стороной. В итоге «дневная сторона» нагревается до температуры порядка 6200 кельвин и становится достаточно яркой, чтобы ее можно было наблюдать в 10-метровый телескоп Кека на пределе его возможностей. Ученые проследили за изменениями яркости звезды по мере ее вращения по 6,4-часовой орбите, что помогло им определить ее радиальную скорость и в конечном итоге массу пульсара.
Таким образом, наблюдения за PSR~J0952-0607 и иными подобными нейтронными звездами позволили выявить нижний предел максимальной массы нейтронной звезды, который равен 2,19 массы Солнца. Это в свою очередь накладывает сильные ограничения на уравнение состояния, которое описывает свойства ядерной материи в недрах пульсара. Дальнейшие исследования других «черных вдов» могут подтвердить, действительно ли эта масса является пограничной. В таком случае недра нейтронных звезд, возможно, будут состоять из нейтронов, а также верхних и нижних кварков, однако не из экзотической материи, которая состоит из странных кварков.