«Черная вдова»: как астрономы нашли невероятно плотную звезду, которая совершает сотни оборотов в секунду

Одна из самых «экстремальных» звезд Млечного Пути оказалась намного более жуткой, чем считали ученые.
«Черная вдова»: как астрономы нашли невероятно плотную звезду, которая совершает сотни оборотов в секунду
NASA

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, то 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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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?

Нейтронная звезда, испускающая потоки частиц из полюсов
Нейтронная звезда, испускающая потоки частиц из полюсов
Phys.org
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как одна звезда пожирает другую

Изображение «черной вдовы»
Изображение «черной вдовы»
LiveScience

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.