Международная группа астрономов обнаружила в Млечном Пути новый и неизвестный объект, который тяжелее самых тяжелых известных нейтронных звезд и в то же время легче самых легких известных черных дыр. Используя радиотелескоп MeerKAT, астрономы из ряда учреждений, включая Манчестерский университет и Институт радиоастрономии Макса Планка в Германии, обнаружили объект на орбите быстро вращающегося миллисекундного пульсара, расположенного на расстоянии около 40 000 световых лет от нас в плотной группе звезд. известное как шаровое скопление. Используя часы миллисекундного пульсара, они показали, что массивный объект находится в так называемой «массовой дыре» черной дыры. Это может стать первым открытием столь желанного радиопульсара – двойной черной дыры; звездная пара, которая могла бы позволить провести новые проверки общей теории относительности Эйнштейна и открыть двери для изучения черных дыр. Результаты опубликованы в журнале Science.
Руководитель британского проекта Бен Стэпперс, профессор астрофизики Манчестерского университета, сказал: «Любая возможность природы спутника является захватывающей. Система пульсар-черная дыра станет важной целью для проверки теорий гравитации и тяжелой нейтронной звезды. обеспечит новое понимание ядерной физики при очень высоких плотностях». Когда нейтронная звезда — сверхплотные остатки мертвой звезды — приобретает слишком большую массу, обычно в результате поглощения или столкновения с другой звездой, она коллапсирует. То, чем они становятся после коллапса, является причиной множества спекуляций, но считается, что они могут стать черными дырами — объектами, настолько гравитационно привлекательными, что даже свет не может покинуть их. Астрономы полагают, что общая масса, необходимая для коллапса нейтронной звезды, в 2,2 раза превышает массу Солнца. Теория, подкрепленная наблюдениями, говорит нам, что легчайшие черные дыры, созданные этими звездами, намного больше, примерно в пять раз массивнее Солнца, что приводит к так называемому «разрыву масс черных дыр».
Природа компактных объектов в этом массовом разрыве неизвестна, и детальное изучение до сих пор оказалось сложной задачей. Открытие объекта может помочь окончательно понять эти объекты. Профессор Стэпперс добавил: «Способность чрезвычайно чувствительного телескопа MeerKAT обнаруживать и изучать эти объекты делает большой шаг вперед и дает нам представление о том, что будет возможно с помощью массива квадратных километров». Открытие объекта было сделано во время наблюдения за большим скоплением звезд, известным как NGC 1851, расположенным в южном созвездии Колумбы, с помощью телескопа MeerKAT. Шаровое скопление NGC 1851 представляет собой плотное скопление старых звезд, которые упакованы гораздо плотнее, чем звезды в остальной части галактики. Здесь настолько многолюдно, что звезды могут взаимодействовать друг с другом, нарушая орбиты и в самых крайних случаях сталкиваясь. Астрономы, входящие в международное сотрудничество Transients and Pulsars with MeerKAT (TRAPUM), полагают, что именно одно из таких столкновений между двумя нейтронными звездами, как предполагается, привело к созданию массивного объекта, который сейчас вращается вокруг радиопульсара.
Команде удалось обнаружить слабые импульсы от одной из звезд, идентифицировав ее как радиопульсар — тип нейтронной звезды, которая быстро вращается и излучает лучи радиосвета во Вселенную, как космический маяк. Пульсар вращается более 170 раз в секунду, при этом каждое вращение производит ритмичный пульс, напоминающий тиканье часов. Тиканье этих импульсов невероятно регулярно, и, наблюдая за тем, как меняется время тактов, используя метод, называемый синхронизацией пульсара, они смогли провести чрезвычайно точные измерения его орбитального движения. Юэн Барр из Института радиоастрономии Макса Планка, который руководил исследованием вместе со своей коллегой Арунимой Дуттой, объяснил: «Думайте об этом, как о возможности поместить почти идеальный секундомер на орбиту звезды, находящейся почти в 40 000 световых лет от нас, а затем иметь возможность рассчитывайте время этих орбит с точностью до микросекунды».
Регулярное время также позволило очень точно измерить местоположение системы, показав, что объект на орбите пульсара был не обычной звездой, а чрезвычайно плотным остатком коллапсирующей звезды. Наблюдения также показали, что масса компаньона была одновременно больше, чем у любой известной нейтронной звезды, и в то же время меньше, чем у любой известной черной дыры, что помещало ее прямо в промежуток между массами черной дыры. Хотя команда не может с уверенностью сказать, открыли ли они самую массивную из известных нейтронных звезд, самую легкую из известных черных дыр или даже какой-то новый экзотический вариант звезды, несомненно то, что они обнаружили уникальную лабораторию для исследования свойств материи в самых тяжелых условиях. экстремальные условия во Вселенной. Арунима Дутта заключает: «Мы еще не закончили с этой системой. «Раскрытие истинной природы компаньона станет поворотным моментом в нашем понимании нейтронных звезд, черных дыр и всего, что еще может скрываться в массе черной дыры».
