Астрономы нашли способ изучить неуловимые нейтронные звезды
Астрономы давно знают, что нейтронные звезды — сжатые ядра, оставшиеся после взрыва массивных светил — рассеяны по всей нашей галактике. Однако большинство таких объектов фактически невидимы, и ученые наконец-то нашли возможность их рассмотреть.
Светлана ЛевченкоАвтор новостей
Нейтронные звезды — это сверхплотные остатки массивных звезд, которые остаются после взрывов сверхновых. Масса такой звезды больше нашего Солнца, но размеры по космическим масштабами миниатюрные — шар размером с крупный город. Это значит что вещество в такой звезде сжато до экстремального уровня плотности. Ученым очень интересно, как в таких условиях вещество будет себя вести, а также как нейтронные звезды обогащают Вселенную тяжелыми элементами. Однако если такая звезда не является пульсаром и не излучает в радиодиапазоне или рентгене, она оказывается практически невидимой даже для самых мощных телескопов.
Теперь у астрономов появилась новая надежда: готовящийся к запуску космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман (Roman Space Telescope, RST) сможет обнаружить их благодаря тонкому эффекту гравитационного микролинзирования.
Команда специалистов Гейдельбергского университета под руководством Зофии Качмарек использовала детальные модели Млечного Пути и будущих наблюдений RST, чтобы оценить, сколько одиночных нейтронных звезд удастся обнаружить. Оказалось, что телескоп сможет идентифицировать и охарактеризовать десятки таких объектов с помощью эффекта гравитационного микролинзирования — он возникает, когда массивное тело, проходя на линии между нами и далекой звездой, искривляет пространство-время и временно усиливает ее свет.
Многие обсерватории способны заметить кратковременное увеличение яркости звезды, но RST пойдет дальше: он будет одновременно измерять и изменение яркости, и крошечный сдвиг видимого положения звезды на небе с беспрецедентной точностью. Поскольку нейтронные звезды достаточно массивны, их «гравитационная подпись» в астрометрии заметнее, чем у более легких объектов.
«Самое захватывающее в микролинзировании то, что мы можем напрямую измерять массу объекта, — говорит соавтор работы, научный сотрудник Ливерморской национальной лаборатории Питер Макгилл. — Фотометрия говорит нам, что что‑то прошло перед звездой, но именно величина смещения ее положения показывает, насколько массивен этот объект. Измеряя это крошечное отклонение, мы можем буквально “взвесить” то, чего не видим».
Ученые надеются, что данные RST помогут выяснить, существует ли реальный «разрыв» между массами нейтронных звезд и черных дыр и как быстро движутся нейтронные звезды по Галактике. Особенно их интересуют так называемые «пинки» — мощные толчки, которые звезда получает при взрыве сверхновой и которые могут разгонять ее до сотен километров в секунду.
По оценкам астрономов, в Млечном Пути может быть от десятков до сотен миллионов нейтронных звезд, но уверенно обнаружены лишь несколько тысяч, в основном пульсаров. Причем их массы удавалось измерять почти исключительно в двойных системах. «Мы видим маленькую, нерепрезентативную выборку, — отмечает Качмарек. — Даже одно измерение массы одиночной нейтронной звезды было бы очень ценным для науки. Если бы мы нашли всего одну такую звезду, это уже стало бы мощным стимулом для нашей области».
Ключевым инструментом станет уже запланированный обзор Galactic Bulge Time Domain Survey, в рамках которого RST будет регулярно снимать область центрального утолщения Галактики, наблюдая за миллионами звезд одновременно. «Мы начнем работу, как только придут первые данные, — говорит Макгилл. — Уже в первые месяцы после ввода телескопа в строй мы рассчитываем увидеть интересные события».
Особая ценность исследования еще и в том, что оно расширяет научную программу миссии нового телескопа. Изначально RST проектировали прежде всего для поиска экзопланет с помощью фотометрического микролинзирования. Однако его высокая точность в астрометрии позволяет использовать те же наблюдения для поиска скрытых объектов — от планет-бродяг до черных дыр и нейтронных звезд. «Этого не было в исходном плане, — признает Макгилл. — Но оказалось, что RST необычайно хорош для поиска нейтронных звезд и черных дыр, так что мы фактически добавляем миссии новые задачи».
Если прогнозы подтвердятся, RST сможет впервые собрать большую выборку изолированных нейтронных звезд, обнаруженных исключительно по их гравитации. Это позволит ученым наконец-то понаблюдать за объектами, которые до сих пор оставались за пределами возможностей земной науки.
Ранее радиотелескоп FAST открыл шесть миллисекундных пульсаров.
космосПоделиться
