Катаклизм, который называют сверхновой, — стадия в эволюции звезд. После взрыва они перерождаются: самые массивные становятся черными дырами, самые легкие — белыми карликами, то есть звездами, которые подпитываются не обычной термоядерной, а затухающей тепловой энергией.
Но есть еще и промежуточный вариант. Звезды средних габаритов становятся нейтронными: очень компактными, с радиусом в 10-20 км, но с массой больше солнечной. Однако до сих пор было неизвестно, до какого предела объект может оставаться нейтронной звездой, а когда — коллапсирует в черную дыру. И вот именно эту границу нащупали авторы нового исследования, опубликованного в журнале Physical Review D, о нем сообщает портал Phys.org.
Авторы исследования поясняют, что существует несколько подходов к вычислениям, из-за которых разнится оценка возможной массы нейтронных звезд. Известно только, что в них превращаются объекты, которые до сверхновой были в 8-25 раз тяжелее Солнца. А также — что предел массы для нейтронной звезды зависит от того, с какой скоростью она вращается.
Чтобы решить проблему, ученые построили свои вычисления сразу на нескольких подходах. Они объединили данные из области ядерной физики, которые сейчас считаются надежно доказанными, а также расчеты из нескольких недавних сообщений, вызывающих доверие и исключающих ошибки устаревших научных подходов. В том числе, были использованы последние достижения в измерениях массы/радиуса с помощью детекторов гравитационных волн, а также данные прибора NICER, который установлен на Международной комической станции и позволяет наблюдать за пульсацией нейтронных звезд и изучать процессы, которые происходят внутри них.
Кроме того, команда постаралась исключить факторы, которые ранее вносили неточности в вычисления. Три различные модели реконструкции уравнения состояния, которые использовались для расчета одной и той же величины, позволили снизить риск потенциальных систематических ошибок.
В итоге исследователи пришли к выводу, что объекты с массой в 2,5-3 раза больше, чем у Солнца, зафиксированные детекторами гравитационных волн, являются самыми легким черными дырами. Также в них перерождаются двойные нейтронные звезды, общая масса которых превышает примерно 2,76 солнечных. А вот объекты примерно 2,25 солнечной массы еще остаются нейтронными звездами.
При этом расчеты были выполнены для невращающейся звезды. Максимальный предел для вращающейся, судя по данным прежних расчетов, будет выше относительно невращающейся.
Самая легкая черная дыра или самая тяжелая нейтронная звезда? Новый загадочный объект в Млечном Пути
Холодная кварковая: в центре нейтронных звезд есть странная форма материи — исследование