Неутронните звезди – компресираните останки от масивни звезди, взривили се като свръхнови, са най-плътните „нормални“ обекти в познатата ни Вселена. (Формално погледнато, черните дупки са много по-плътни, но едва ли биха могли да се приемат за „нормални“). Ако кубче, колкото захарна бучка, от веществото на неутронна звезда бъде пренесено на Земята, ще тежи 100 милиона тона – почти, колкото е теглото на цялото население на планетата ни. Астрономи и физици от десетилетия проучват тези обекти, но все така много от загадките за естеството на структурата на неутронните звезди остават неразгадани. Например, един от въпросите е, дали „смачканите“ неутрони във вътрешността им се превръщат в „свръхтечни“ и текат свободно? Или се разбъркват в нещо като супа от субатомни кварки или други екзотични частици? Каква е граничната точка, която бележи победата на гравитацията над материята и се образува черна дупка?
Екип астрономи, работещи с Green Bank Telescope (GBT) на Националната научна фондация (NSF), е направил още една стъпка по пътя в търсене на отговорите на тези въпроси.Изследователите от NANOGrav Physics Frontiers Center са установили, че бързовъртящият се милисекунден пулсар, който в каталозите се означава като J0740+6620, е най-масивната неутронна звезда, чиито параметри са измервани до този момент; в сфера с диаметър само около 30 километра е „опакована“ материя с маса, 2,17 пъти по-голяма от масата на Слънцето. Тези параметри се доближават до границата, която определя колко масивен и компактен може да бъде един обект, без да колабира в черна дупка.
Изследването, в което са включени и данните от гравитационните вълни, засечени от LIGO след сблъскването на неутронни звезди, предполага, че 2,17 слънчеви маси е стойност, която е много близо до тази граница, деляща „нормално съществуващите“ обекти във Вселената от „нетрадиционно съществуващите“ черни дупки.
Пулсарите са получили названието си заради двойните лъчи от радиовълни, които се излъчват от магнитните им полюси. Тези лъчи се разнасят в пространството по начин, подобен на светлините на морски фар. Някои от пулсарите се въртят със стотици обороти всяка секунда. Заради феноменалните скорости на въртенето им, както и за точността на периодите им, астрономите ги използват като космически еквивалент на атомните часовници. Подобно прецизно отчитане на времето дава на учените възможността да проучват естеството на пространствено-времевия континуум, да измерват масите на звездни обекти и да развиват разбиранията ни за общата относителност.
В конкретния случай става въпрос за двойна система, която спрямо Земята е ориентирана почти точно по ръба си. Благодарение на космическата прецизност, осигурявана от пулсара, астрономите имат възможността да изчислят масите на двете звезди в системата. Когато „тиктакащият“ пулсар преминава зад спътника си – бяло джудже – има едва доловимо (от порядъка на 10 милионни части от секундата) забавяне в пристигането на сигналите от него. Това явление се нарича „Ефект на Шапиро“.
Най-общо казано, гравитацията от бялото джудже леко изкривява пространството около нея, в съответствие с Общата теория на относителността на Айнщайн. Изкривяването означава, че на импулсите от въртящата се неутронна звезда им се налага да пропътуват малко по-голяма дистанция, докато пресичат изкривяванията в пространство-времето, породени от гравитацията на бялото джудже.
Астрономите могат да използват това забавяне, изразяващо се в „ефекта на Шапиро“, за да изчислят масата на бялото джудже. Когато е известна масата на едно от орбитиращите в двойна система тела, задачата за определяне на масата на другото е относително лесна за решаване.
Кромърти е водещият автор в изследването, резултатите от което са публикувани в Nature Astronomy. Наблюденията с GBT са проведени в рамките на защитата на докторската ѝ дисертация, в която Кромърти предлага провеждането на наблюдения в две специфични точки от орбитите на двете звезди, за да се изчисли точната маса на неутронната компонента в бинарната система.
„Ориентацията [спрямо Земята] на двойната система е създала фантастична космическа лаборатория“, обяснява Скот Рансъм, астроном от NRAO и съавтор в изследването. „Неутронните звезди притежават такава точка на пречупване, при която плътността на вътрешността им става толкова екстремално висока, че силата на гравитацията надвишава дори способността на неутроните да се противопоставят на по-нататъшен срив. Всяка нова „най-масивна“ неутронна звезда, която откриваме, ни приближава до идентифицирането на тази преломна точка и ни помага да разберем физиката на материята при такива невъобразимо високи плътности“, пише в заключение Рансъм.
-----------
За още новини харесайте страницата ни във Facebook>>>
0 коментара:
Публикуване на коментар