Открытие пульсара может раскрыть тайну крушения странных нейтронных звезд

Исполнитель

Художественная иллюстрация двух обреченных нейтронных звезд, движущихся по спирали в сторону возможного столкновения. (Изображение предоставлено: Обсерватория Аресибо / Университет Центральной Флориды / Уильям Гонсалес / Энди Торрес)



Новооткрытый космический маяк проливает свет на давнюю тайну первого обнаруженного столкновения нейтронные звезды Новое исследование показало, что один член этой обреченной звездной пары был намного крупнее другого.



По словам исследователей, обнаружение большего количества этих неравных слияний может однажды помочь решить космическую загадку, связанную с тем, как быстро расширяется Вселенная, а также с конечной судьбой космоса.

В 2017 году астрономы стали свидетелями невиданного ранее события - слияния двух нейтронных звезд. Нейтронные звезды - это трупы крупных звезд, погибших в результате катастрофических взрывов, известных как сверхновые. Хотя нейтронные звезды обычно маленькие, с диаметром около 12 миль (19 километров) или около того, они необычайно плотны. Масса нейтронной звезды может быть примерно такой же, как у Солнца, а чайная ложка вещества нейтронной звезды имеет массу около миллиарда тонн, что в целом делает нейтронные звезды самыми плотными объектами Вселенной, помимо черных дыр. (Их название происходит от того, что гравитационное притяжение звездных остатков достаточно велико, чтобы раздавить протоны и электроны, образуя нейтроны.)



Связанный: Ученые только что обнаружили самую большую нейтронную звезду (или самую маленькую черную дыру) в странном космическом столкновении.

Когда звезды сталкиваются

Открытие 2017 года было сделано, когда ученые обнаружили рябь в ткани пространства-времени, известную как гравитационные волны, которые излучались наружу в результате столкновения между парой нейтронных звезд, расположенных примерно в 130 миллионах световых лет от Земли, слияние, получившее название GW170817. Астрономы быстро подкрепили эту находку наблюдениями с помощью обычных телескопов по всему миру, отметив, что впервые во время астрономического события были замечены как гравитационные, так и электромагнитные волны.

Лучшее понимание слияния нейтронных звезд может пролить свет на происхождение самых тяжелых элементов Вселенной. Недавние открытия показали, что большая часть золота и других элементов, которые тяжелее железа в периодической таблице, родились в последствия столкновения нейтронных звезд .



Когда ученые продолжили это открытие, при столкновении выброшено огромное количество материи и яркость этого мусора оказалась неожиданной загадкой. Одно из возможных объяснений заключалось в том, что в слиянии участвовали нейтронные звезды разных размеров. Однако до сих пор девять известных двойных систем, состоящих из нейтронных звезд, вращающихся достаточно близко друг к другу, чтобы слиться в пределах возраста Вселенной, все включали пары примерно равной массы.

Теперь ученые обнаружили двойную систему, состоящую из нейтронных звезд разных размеров, что подтверждает возможность того, что GW170817 был слиянием таких нейтронных звезд.

Пульсар разгадывает тайну

С помощью Обсерватория Аресибо , гигантский радиотелескоп в Пуэрто-Рико и добровольный проект распределенных вычислений Einstein @ Home, исследователи проанализировали пульсар PSR J1913 + 1102, который находится примерно в 23 290 световых годах от Земли и был впервые обнаружен в 2012 году. Пульсары - это вращающиеся нейтроны. звезды, испускающие двойные пучки радиоволн со своих магнитных полюсов. Эти лучи кажутся пульсирующими, потому что астрономы видят их только тогда, когда полюс пульсара направлен на Землю - отсюда и название «пульсар», что означает «пульсирующая звезда».



PSR J1913 + 1102 является частью двойной системы с другой нейтронной звездой. Ученые подсчитали, что эти нейтронные звезды, которые разделены расстоянием, меньшим ширины нашего Солнца, вероятно, столкнутся примерно через 470 миллионов лет.

Исследователи обнаружили, что пульсар значительно больше, чем его спутник, его масса примерно в 1,62 раза больше массы Солнца по сравнению с 1,27 массой Солнца. Это наиболее неравное сочетание двойных нейтронных звезд, которые, вероятно, однажды сольются.

«Это первая обнаруженная нами система подобного типа - двойная система с двойной нейтронной звездой, в которой относительные массы двух нейтронных звезд в системе настолько сильно различаются», - сказал ведущий автор исследования Роберт Фердман, астрофизик из Университета. Восточной Англии в Англии, сообщил guesswhozoo.com.

Поскольку пульсар значительно больше своего спутника, гравитационное притяжение пульсара исказит форму его соседа, удаляя большое количество вещества до того, как они действительно сольются, и потенциально разрывая его полностью. Такое разрушение приведет к выбросу большего количества горячего материала, чем ожидалось, между слияниями нейтронных звезд равной массы, что потенциально поможет объяснить загадку GW170817.

В целом, по словам Фердмана, асимметричные двойные системы могут составлять около 10% от всех сливающихся двойных нейтронных звезд.

Односторонний танец пульсара

Поскольку асимметричные слияния нейтронных звезд часто могут приводить к тому, что более крупные нейтронные звезды искажают более мелких спутников, исследование такого неравного партнерства может помочь исследователям глубже понять, что составляет нейтронную звезду, - сказал Фердман. «Какой вид материи составляет внутреннюю часть нейтронной звезды, остается загадкой, поэтому наблюдение искажений, которым подвергается нейтронная звезда, может помочь нам лучше понять их».

Кроме того, исследователи отметили, что гравитационное слияние нейтронных звезд может помочь пролить свет на космическую загадку, касающуюся того, как быстро расширяется Вселенная. Космос продолжает расширяться с момента своего рождения около 13,8 миллиарда лет назад. Измеряя текущую скорость расширения Вселенной, известную как постоянная Хаббла, ученые могут определить возраст космоса, а также детали того, как он эволюционировал с течением времени. Они могут даже использовать это число, чтобы попытаться определить судьбу вселенной, например, будет ли она расширяться вечно, схлопываться сама по себе или полностью разорваться.

В настоящее время два основных метода, используемых учеными для измерения постоянной Хаббла, дают противоречивые результаты. Однако недавние результаты показывают, что исследователи могут измерить постоянную Хаббла, используя гравитационные волны от сливающихся нейтронных звезд. Асимметричные слияния нейтронных звезд, которые производят обнаруживаемые гравитационные и электромагнитные сигнатуры, могут привести к очень точным измерениям постоянной Хаббла и помочь решить так называемую Постоянный конфликт Хаббла - отметил Фердман.

В будущем исследователи хотят найти больше таких асимметричных двойных нейтронных звезд, чтобы «получить еще лучшее представление о том, насколько они распространены», - сказал Фердман.

Ученые подробно рассказали их выводы онлайн 8 июля в журнале Nature.

Следите за сообщениями Чарльза К. Чоя в Twitter @cqchoi. Следуйте за нами в Twitter @Spacedotcom и на Facebook.