Нейтронные звезды (часто называемые пульсарами) - это звездные остатки, которые достигли конца своей эволюционной жизни: они происходят из-за смерти звезды от 10 до 30 солнечных масс. Несмотря на небольшие размеры (около 20 километров в диаметре), нейтронные звезды имеют больше массы, чем Солнце, поэтому они чрезвычайно плотные.
Исследователи из Университета Политекии Каталонии (СКП) и Института астрофизики Канарских островов (МАК) использовали инновационный метод измерения массы одной из самых тяжелых нейтронных звезд, известных на сегодняшний день. Обнаруженный в 2011 году и названный PSR J2215 + 5135, с около 2,3 солнечных масс, он является одним из самых массивных из более чем 2000 нейтронных звезд, известных на сегодняшний день. Хотя в исследовании, опубликованном в 2011 году, сообщалось о наличии нейтронной звезды с 2,4 массами Солнца, самые массовые нейтронные звезды, которые ранее достигли консенсуса среди ученых, сообщили в 2010 и 2013 годах, имеют 2 массы Солнца.
Исследование проводилось Мануэлем Линаресом, исследователем Marie-Curie Группы астрономии и астрофизики (GAA), связанным с Отделом физики UPC в сотрудничестве с астрономами Тариком Шахбазом и Хорхе Касаресом из МАК. Исследователи использовали данные, полученные от Гран Телескопия Канариас (GTC), крупнейшего оптического и инфракрасного телескопа в мире, телескопа Уильяма Гершеля (WHT), телескопа Исаака Ньютона (ING) и телескопа IAC-80 в сочетании с динамические модели двойных звезд с облучением. Статья, в которой сообщается о результатах исследования под названием «Вглядываясь в темную сторону: линии магния создают массивную нейтронную звезду в PSR J2215 + 5135», была опубликована в «Астрофизическом журнале».
Новаторский метод измерения
Команда разработала более точный метод, чем те, которые использовались для измерения массы нейтронных звезд в компактных двоичных файлах. PSR J2215 + 5135 является частью двойной системы, в которой две звезды движутся вокруг общего центра масс: «звезда» (например, Солнце) «сопровождает» нейтронную звезду. Вторичная или сопутствующая звезда сильно облучается нейтронной звездой.
Чем массивнее нейтронная звезда, тем быстрее звезда-спутник движется по своей орбите. В новом методе используются спектральные линии водорода и магния для измерения скорости, с которой перемещается звезда-спутник. Это позволило команде во главе с Мануэлем Линаресом впервые измерить скорость обеих сторон звезды-компаньона (облученная сторона и заштрихованная сторона) и показать, что нейтронная звезда может иметь более чем в два раза больше массы Солнца.
Этот новый метод также может быть применен к остальной части этой растущей популяции нейтронных звезд: за последние 10 лет на гамма-телескопе Fermi-LAT NASA были обнаружены десятки пульсаров, подобных PSR J2215 + 5135. В принципе, этот метод также может быть использован для измерения массы черных дыр и белых карликов (остатки звезд, которые погибают с более чем 30 или менее 10 масс Солнца, соответственно), когда они находятся в аналогичных двоичных системах, в которых облучение важный.
Плотное, чем атомное ядро
Способность определять максимальную массу нейтронной звезды имеет очень важные последствия для многих областей астрофизики, а также для ядерной физики. Взаимодействия между нуклонами (нейтроны и протоны, составляющие ядро атома) при высоких плотностях, являются одной из великих тайн физики сегодня. Нейтронные звезды - естественная лаборатория для изучения самых плотных и самых экзотических состояний материи, которые можно себе представить.
Результаты проекта также предполагают, что для того, чтобы поддерживать вес 2.3 солнечных масс, отталкивание между частицами в ядре нейтронной звезды должно быть достаточно сильным. Это указывает на то, что мы вряд ли найдем свободные кварки или другие экзотические формы материи в центре нейтронной звезды.
