Найдена самая тяжелая нейтронная звезда
Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Беркли (США) рассказывает об агрессивной нейтронной звезде PSR J0952-0607. Она вращается 707 раз в секунду, что делает ее одной из самых быстро крутящихся нейтронных звезд в Млечном Пути. Звезды такого типа называют «черными вдовами».
PSR J0952-0607 разорвала и поглотила почти целиком своего звездного компаньона. Именно благодаря этому она превратилась в самую тяжелую нейтронную звезду, наблюдаемую к настоящему времени. Масса этой небольшой нейтронной звезды, диаметром в пару десятков километров, превышает массу Солнца в 2,35 раза.
Научная статья с исследованием принята к публикации в Astrophysical Journal Letters, о результатах рассказали в университете.
Нейтронные звезды настолько плотны — 15 см³ весит более 10 миллиардов тонн — что их ядра представляют собой самое плотное вещество во Вселенной после черных дыр.
Измерение массы нейтронной звезды стало возможным благодаря тому, что удалось зарегистрировать спектр видимого света от ее ярко светящейся звезды-компаньона, теперь уменьшенной до размеров большой газообразной планеты. Звезды находятся на расстоянии около 3000 световых лет от Земли в направлении созвездия Секстанта.
Когда звезда с ядром, превышающим примерно 1,4 массы Солнца, коллапсирует в конце своей жизни, она образует плотный, компактный объект с внутренней частью, находящейся под таким высоким давлением, что все атомы сталкиваются вместе, образуя море нейтронов и еще более мелких частиц кварков. Нейтронные звезды рождаются вращающимися, и, хотя они слишком тусклые, чтобы их можно было заметить в видимом свете, они проявляют себя как пульсары, испуская радиоволны, рентгеновские лучи или даже гамма-лучи. Это похоже на луч маяка.
«Обычные» пульсары вращаются и вспыхивают в среднем примерно раз в секунду. Эту скорость можно легко объяснить, учитывая вращение звезды перед коллапсом. Некоторые пульсары вспыхивают сотни раз в секунду, что трудно объяснить без наличия звезды-компаньона, которая раскручивает хозяина. Но у некоторых миллисекундных пульсаров спутника нет.
Одним из возможных объяснений существования одиноких миллисекундных пульсаров является то, что у каждого из них когда-то был компаньон, но нейтронная звезда его поглотила.
«По мере того, как звезда-компаньон стареет и начинает становиться красным гигантом, ее материал перетекает на нейтронную звезду, это раскручивает последнюю. Раскручиваясь, она становится невероятно энергичной, из нейтронной звезды начинает исходить ветер частиц. Затем этот ветер попадает на звезду-донор и начинает сдирать с нее материал. Со временем масса звезды-донора уменьшается до массы планеты, а если проходит еще больше времени, звезда вообще исчезает. Именно так и могут формироваться одиночные миллисекундные пульсары. Они не были одиноки с самого начала, но постепенно испарили своих спутников», — сказал один из авторов исследования Алекс Филиппенко.
Пульсар PSR J0952-0607 и его слабая звезда-компаньон подтверждают эту версию.
Обнаружение пульсаров типа «черная вдова», у которых компаньон мал, но не настолько, чтобы его нельзя было заметить, — один из немногих способов взвесить нейтронные звезды. В данном случае звезда-компаньон, масса которой сейчас всего в 20 раз больше массы Юпитера, всегда повернута к нейтронной только одной стороной. Эта сторона нагревается до температуры около 6200 ℃ (немного горячее, чем наше Солнце) и становится достаточно яркой. Сравнивая спектры со спектрами солнцеподобных звезд, ученые смогли измерить орбитальную скорость звезды-компаньона и рассчитать массу нейтронной звезды.
Авторы работы уже исследовали около дюжины систем черных вдов, но только у шести из них были достаточно яркие звезды-компаньоны, чтобы можно было вычислить массу.
«Мы будем продолжать искать "черные вдовы", которые еще тяжелее. Но если мы их не найдем, это увеличит доказанность аргумента о том, что 2,3 массы Солнца — это предел, за которым нейтронные звезды становятся черными дырами», — сказал Филиппенко.
