Астрономы открыли двойную нейтронную звезду с наименьшей массой

Космическая «нейтронная пара» наилегчайшего веса теряет энергию из-за генерации гравитационных волн. Слияние нейтронных звезд произойдет уже скоро — через 82 миллиона лет.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

Астрономы обнаружили самую легкую из известных на сегодня пар нейтронных звезд. Система получила обозначение PSR J1856−0039 и находится в настолько тесной связке, что полный оборот вокруг общего центра масс занимает всего 2,36 часа. При этом суммарная масса двух объектов составляет лишь около 2,49 массы Солнца (M⊙) — рекордно мало для подтвержденной двойной системы нейтронных звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Космический танец

PSR J1856−0039 впервые обнаружили в мае 2020 года с помощью китайского радиотелескопа FAST. В течение следующих пяти лет ученые продолжали следить за объектом: всего они провели 17 наблюдательных сессий и получили 253 измерения периодичности радиоимпульсов.

Один из компонентов системы — пульсар, то есть нейтронная звезда, которая вращается и посылает в космос пучки радиоволн. Изменения времени прихода этих импульсов позволили проследить движение пульсара по орбите.

Наблюдения выявили сразу несколько релятивистских эффектов. Орбита постепенно сокращается, ее ближайшая к центру точка смещается, а время прихода импульсов демонстрирует эффект, известный как задержка Эйнштейна.

Особенно важно первое обстоятельство. Согласно общей теории относительности, вращающиеся друг вокруг друга массивные тела должны излучать гравитационные волны и постепенно терять энергию. Из-за этого расстояние между ними уменьшается, а период обращения становится короче.

В случае PSR J1856−0039 наблюдаемое сокращение орбиты практически совпало с расчетом, сделанным в рамках общей теории относительности. Иными словами, Эйнштейн снова получил «космическую галочку» напротив своего прогноза.

Пульсар имеет массу около 1,304 M⊙, а общая масса системы составляет 2,48841 M⊙. Это самый низкий суммарный показатель среди известных двойных нейтронных звезд.

Через 82 млн лет космос сведет их окончательно

Ученые считают, что из-за потери энергии пара продолжит сближаться. Примерно через 82 млн лет две нейтронные звезды должны слиться.

Что именно останется после столкновения, пока неизвестно. По расчетам исследователей, итогом может стать массивная нейтронная звезда. Другой сценарий — после замедления вращения образовавшийся объект не выдержит собственной тяжести и превратится в черную дыру.

Необычно малая масса системы делает ее особенно интересной для изучения. Если слияние действительно завершится образованием нейтронной звезды, оно даст ученым далекого будущего возможность лучше понять свойства сверхплотной материи внутри таких объектов.

Еще одна цель наблюдений — эффект Лензе — Тирринга, или увлечение пространства-времени вращающимся массивным телом. По словам исследователей, компактная орбита PSR J1856−0039 создает хорошие условия для подтверждения этого эффекта.

Авторы нового исследования намерены продолжать наблюдения PSR J1856−0039, чтобы точнее измерить релятивистские эффекты и получить дополнительные сведения о внутреннем устройстве нейтронных звезд.

Это будет трудная и долгая работа, рассчитанная, вероятно, как минимум на десять лет.Цзиньлинь Хань соавтор исследования.

Похожую тему — пульсары и работу FAST — ранее подробно освещал Hi-Tech Mail в публикации о шести новых пульсарах, обнаруженных в шаровых скоплениях, и о том, как такие объекты помогают изучать эволюцию нейтронных звезд.

Еще один близкий по теме материал рассматривает другой финал космического столкновения: компьютерная модель показывает, как после слияния двух нейтронных звезд рождается черная дыра.

космосАстрономияАстрофизикаПоделиться