Astronómovia zistili, čo by mohlo byť doteraz najmasívnejšou neutrónovou hviezdou

(Pitris/iStock)

Astronómovia identifikovali, čo by mohlo byť najmasívnejšie neutrónová hviezda randiť.

Je to a stlačte tlačidlo , pomenovaná J0740+6620, a nezrovnalosti v načasovaní jej impulzov umožnili vypočítať jej hmotnosť na 2,14-násobok hmotnosti Slnka, zbaleného do hviezdy s priemerom len 30 kilometrov (19 míľ).

Aby sme to uviedli do perspektívy, Slnko má priemer 1,391 milióna km (~ 864 000 míľ).

Vďaka týmto meraniam je J0740+6620 prvou neutrónovou hviezdou nad 2 hmotnosťami Slnka nameranými v 68-percentný interval spoľahlivosti a priblížiť ju k hornej hranici rotujúcej neutrónovej hviezdy s hmotnosťou 2,3 ​​Slnka vypočítané minulý rok založené na gravitačná vlna astronómia.

A to by nás mohlo priblížiť k pochopeniu horných hraníc týchto extrémnych objektov.

Neutrónové hviezdy vznikajú z hviezd, ktoré začínajú medzi okolo 8 a 30 krát hmotnosť Slnka. Keď tieto hviezdy umierajú, vyvrhnú svoj vonkajší materiál do vesmíru prostredníctvom série termonukleárnych výbuchov, pričom vo svojich zostávajúcich jadrách spoja všetky posledné zvyšky dostupného materiálu.

Akonáhle jadro úplne zhorí na železo, tlak, ktorý ho udržiava, klesne a jadro sa zrúti, čím sa neutróny zbalia, kým nezaberú najmenší možný priestor. Výsledný objekt má hustotu ekvivalentnú atómovému jadru.

Toto je podobné procesu, ktorý produkuje a čierna diera , ktorý sa vyskytuje pri masívnejších objektoch; nižšie však nebola zistená žiadna čierna diera 5 slnečných hmôt .

To, čo sa deje medzi hornou hranicou neutrónovej hviezdy a spodnou hranicou čiernej diery, je stále záhadou - ale je to záhada, do ktorej by masívne neutrónové hviezdy mohli vrhnúť nejaké svetlo.

Spôsob, akým astronómovia vypočítali hmotnosť J0740+6620, je naozaj šikovný – a veľa sa spolieha na vlastnosti a orientáciu hviezdy zo Zeme.

J0740+6620, ktorý sa nachádza asi 4 500 svetelných rokov od nás, je milisekundový pulzar. To znamená, že sa točí šialene rýchlo a je naklonený takým spôsobom, že lúče jasných rádiových vĺn vystreľujúce z jeho magnetických pólov prechádzajú okolo Zeme pri každej rotácii – v milisekundových mierkach. ( Takto to znie ako prepísané do zvuku .)

Pravidelnosť týchto impulzov môže byť použitá pre rôzne aplikácie, ale keď vykazujú slabé nepravidelnosti, môže to byť tiež skutočne odhaľujúce.

Pulzar je v binárnej sústave s bielym trpaslíkom, a to nás privádza k druhému kúsku skladačky: sústava je hrana na Zemi, takže biely trpaslík prechádza medzi nami a pulzarom - čo sa nazýva tranzit .

Spôsob, akým gravitácia bieleho trpaslíka len trochu narúša pravidelnosť pulzov, je spôsob, akým tím astronómov pod vedením Thankful Cromartie z University of Virginia, National Radio Astronomy Observatory, meral hmotnosť pulzaru.

( Yuktherez/Wikimedia Commons )

Toto narušenie sa nazýva Časové oneskorenie Shapiro (animované vyššie) a vyskytuje sa, keď je dráha svetla z pulzaru ohnutá gravitáciou bieleho trpaslíka, čo spôsobí, že cesta na Zem trvá o niečo dlhšie, keď biely trpaslík prechádza medzi nami a pulzarom. A myslíme to mierne – rozdiel je len 10 milióntin sekundy.

Cromartie a jej tím skombinovali údaje z prieskumu za päť rokov s dvoma špecializovanými pozorovacími kampaňami a dokázali určiť presné načasovanie oneskorenia. To im umožnilo zistiť, do akej miery gravitácia bieleho trpaslíka ohýba priestoročas, čo im zase umožnilo odvodiť hmotnosť bieleho trpaslíka.

Akonáhle je známa hmotnosť jedného objektu v binárnom systéme, výpočet hmotnosti druhého objektu je jednoduchý proces - vrátenie hmotnosti 2,14 + 0,10-0,09  M⊙ v rámci 68,3 percentného intervalu dôveryhodnosti.

V skutočnosti nevieme, akú hmotu môže neutrónová hviezda dosiahnuť. Bežne uvádzaný údaj sú 3 hmotnosti Slnka, ale pravdou je, že žiadna nebola zistená nad 2,5 hmotnosti Slnka.

Najhmotnejšia neutrónová hviezda môže byť PSR J2215+5135 , pulzar s odhadovanou hmotnosťou 2,27 hmotnosti Slnka, meranou horčíkovými čiarami; alebo PSR B1957+20 , s odhadovanou hmotnosťou až 2,4 hmotnosti Slnka na základe radiálnej rýchlosti odvodenej zo spektier. Obe tieto metódy, ako tím poznamenal, sú menej spoľahlivé ako presnosť, ktorú ponúka rádiové načasovanie.

Je tu aj ten o niečo menej masívny PSR J0348+0432 , namerané na 2,01 hmotnosti Slnka, vypočítané tiež pomocou časového oneskorenia Shapiro.

Či už je tento najnovší pulzar doteraz najhmotnejšou neutrónovou hviezdou alebo nie, výskum nás určite naučí viac o týchto záhadných hviezdach.

'Neutrónové hviezdy sú rovnako tajomné ako fascinujúce,' povedal Cromartie .

„Tieto objekty veľkosti mesta sú v podstate obrovské atómové jadrá. Sú také masívne, že ich interiéry nadobúdajú zvláštne vlastnosti. Nájdenie maximálnej hmotnosti, ktorú fyzika a príroda dovolí, nás môže veľa naučiť o tejto inak neprístupnej oblasti astrofyziky.“

Výskum bol publikovaný v r Prírodná astronómia .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.