Новый рекорд в мире нейтронных звезд: найдена звезда предельно большой массы

24.04.2019 23:36 (Оновлено 25.04.2019 в 00:21)

Нейтронный звезды – удивительные объекты, которые напрямую увидеть нельзя. Плотность этих звезд сопоставима с плотностью атомного ядра, а размеры их измеряются километрами. Нейтронными они называются потому, что большая часть их вещества – нейтроны.

На рисунке показана деформация звезды-спутника в поле тяготения нейтронной звезды

Увидеть с Земли далекую звезду размером в десяток километров невозможно, но в случае нейтронных звезд о них можно много узнать из наблюдений пульсаров. Когда в 1967 году было обнаружен быстропеременный внеземной радиоисточник неизвестной природы с высокостабильной частотой, а идея о сигналах братьев по разуму оказалась несостоятельной, за дело взялись физики. Гипотетические сверхплотные остатки эволюции массивных звезд отлично связались с наблюдаемой картиной.

Нейтронные звезды обладают мощнейшим магнитным полем и очень быстро вращаются. В результате над магнитными полюсами возникают узкие конусы радиоизлучения. Если наблюдателю посчастливится попасть в такой конус, он зафиксирует сигнал.

Иногда нейтронные звезды можно наблюдать в паре с компаньоном– обычной звездой, белям карликом или еще одной нейтронной звездой. Одна такая пара нейтронных звезд, пульсар Халса-Тейлора, позволила косвенным образом подтвердить существование гравитационных волн. Другая такая пара, результат слияния компонентов которой наблюдали гравитационные детекторы как GW170817 и обычные телескопы, позволила уточнить верхний предел массы нейтронных звезд.

Классическая оценка, которую называют пределом Оппенгеймера-Волкова, дает значение в 2.5 масс Солнца. Но проблема состоит в том, что точно уравнение состояния нейтронной звезды нам пока неизвестно. А может быть, в ее центральной части давление настолько велико, что разрушаются даже нейроны? По результатам измерений гравитационных волн и электромагнитного излучения от события GW170817 верхний предел масс невращающейся нейтронной звезды равен 2.16 масс Солнца. Это значит, что объект большей массы должен сколлапсировать в черную дыру.

И вот, измеренная масса пульсара PSR J0740+6620 оказалась рекордной: 2.17 масс Солнца. В пределах точности измерений, это отлично согласуется с тероетичекой оценкой. Большинство нейтронных звёзд с надёжно измеренными массами попадает в интервал от 1.3 до 1.5 масс Солнца, а самой массивной нейтронной звездой до недавнего времени был пульсар PSR J0348+0432 с массой 2.1 массы Солнца. Он входит в двойную систему с белым карликом, так что его масса измерена надежно.

Новый рекордсмен – пульсар PSR J0740+6620 тоже имеет компаньона белого карлика. Массу пульсара удалось измиерить благодаря наблюдению эффекта Шапиро – замедлению распространения света при прохождении вблизи массивного тела. Этот феномен является одним из стандартных проявлений общей теории относительности Альберта Эйнштейна и измерен во многих ситуациях, в том числе и для планет Солнечной системы.