Астрономы озадачены загадочным объектом в “пробеле масс” между нейтронными звездами и черными дырами
Астрономы с помощью радиотелескопа в Южной Африке обнаружили загадочный массивный объект в так называемом “пробеле масс” между нейтронными звездами и черными дырами, который находится на бинарной орбите с пульсаром.
Тот факт, что загадочный объект находится в этом пробеле, наводит на мысль, что это либо самая большая нейтронная звезда, которую когда-либо наблюдали, либо наименее массивная черная дыра, либо что-то экзотическое. Открытие может иметь важное значение для понимания “неопределенной физики”, лежащей в основе целого ряда массивных космических объектов.
Объекты такого размера обычно относят к категории “астрофизических компактных объектов”, и они типично бывают двух типов: черные дыры или нейтронные звезды. Однако между самой маленькой черной дырой и самой большой нейтронной звездой существует огромный пробел в массе. Например, самые большие нейтронные звезды имеют массу от 2,2 до 2,5 масс Солнца, тогда как черные дыры — 5 масс Солнца, и считаются чрезвычайно редкими. В результате образуется пробел массы, где этих объектов просто не должно быть.
Поэтому открытие компактного астрономического объекта, расположенного в этом пробеле, является большим событием. Астрономы Эван Барр и Арунима Дутта из Института радиоастрономии имени Макса Планка, которые сделали это открытие, говорят, что ранее в этой прогалине масс также были замечены объекты, но “природа этих объектов и механизмы, с помощью которых они образовались, остаются неизвестными”.
Астрономы сделали это открытие во время исследования шарового скопления, известного как NGC 1851, с помощью телескопа MeerKAT в Южной Африке. Там они заметили пульсар на бинарной орбите с неизвестным компактным объектом с массой, который находился в нижнем диапазоне пробела масс.
“Природа этих объектов в прогалине масс неизвестна, так же как и образование их бинарных систем”, – пишут исследователи в работе, опубликованной в журнале Science. Они указывают на то, что компаньон пульсара имеет массу от 2,09 до 2,71 массы Солнца, что “указывает либо на очень массивную нейтронную звезду, либо на маломассивную черную дыру”.
Исследовательская группа теоретически предполагает, что такие типы систем развиваются в результате столкновения нейтронных звезд, которые приводят к образованию бинарной системы с миллисекундным пульсаром (МСП) и нейтронной звездой. Однако они считают, что при правильных условиях “тот же процесс обмена может также привести к образованию двойной системы пульсар-черная дыра”.
“Мы предполагаем, что компаньон образовался в результате слияния двух предыдущих нейтронных звезд”, – объясняют они.
Исследователи отмечают, что хотя происхождение объекта до сих пор неизвестно, тот факт, что он лежит в этом огромном пробеле, является невероятно важным.
В частности, ученые считают, что изучение систем такого типа может помочь разгадать некоторые из неразгаданных тайн астрофизики. “Наблюдение за такими системами позволяет измерить массы их компонентов и проверить теории гравитации”, – объясняют они.
“Если это черная дыра, то это будет первая известная система пульсар – черная дыра, которая была Святым Граалем пульсарной астрономии в течение десятилетий! Если это нейтронная звезда, это будет иметь фундаментальные последствия для нашего понимания неизвестного состояния материи при таких невероятных плотностях!”, – говорит Пауло Фрейре из Института радиоастрономии Макса Планка.