В созвездии Голубя, в далеком шаровом скоплении под названием NGC 1851, астрономы обнаружили необычную пару - пульсар и таинственный объект, бросающий вызов современным представлениям о Вселенной. Это открытие обещает революционные изменения в нашем понимании нейтронных звезд, черных дыр и того, что скрывается в загадочной "щели масс".
“Невозможная” звезда
Пульсар - это тип нейтронной звезды, обладающий мощным магнитным полем. Оно формирует конусы радиоволн, вращающиеся подобно лучам маяка. Когда эти конусы направлены на Землю, мы наблюдаем регулярные вспышки - отсюда и название "пульсар". Сигналы пульсара отличаются невероятной стабильностью, позволяя астрономам изучать его окружение с удивительной точностью. Именно таким образом было обнаружено таинственное соседство.
"Изучая изображения скопления NGC 1851, сделанные телескопом Хаббла, мы ничего не обнаружили на месте этого объекта. Следовательно, партнер пульсара - не обычная звезда, а чрезвычайно плотный остаток коллапсировавшей звезды", - говорит Праджвал Вораганти Падманабх, соавтор исследования.
Такие останки могут принимать две формы: либо это еще одна нейтронная звезда, либо черная дыра. Но возникла проблема - объект оказался слишком массивным для нейтронной звезды, но недостаточно массивным для черной дыры.
Согласно моделям, нейтронные звезды всегда меньше примерно двух солнечных масс, а черные дыры не легче пяти. Наблюдения Вселенной также подтверждают это разделение. До настоящего момента. Открытый объект имеет массу от 2,1 до 2,7 солнечных масс, ровно посередине установленной "щели масс". Это значит, он может быть либо самым тяжелым известным пульсаром, либо самой легкой черной дырой, а возможно, и чем-то совершенно новым.
"Каким бы ни был этот объект, это потрясающая новость. Если это черная дыра, то это первая известная система пульсар-черная дыра, которая десятилетиями считалась Святым Граалем астрономии пульсаров! Если это нейтронная звезда, это существенно повлияет на наше понимание неизвестного состояния вещества при такой невероятной плотности!", - говорит Пауло Фрейре, другой соавтор исследования.
Исследователи полагают, что эта странная система могла возникнуть из двух предыдущих двойных систем. Одна содержала две нейтронные звезды, столкнувшиеся и слившиеся в одну, более легкую, чем в среднем, черную дыру. Вторая система состояла из нейтронной звезды на близкой орбите с другой звездой, "высасывающей" с нее материал. Этот процесс, типичный для космоса, передавал угловой момент нейтронной звезде, превращая ее в быстро вращающийся пульсар. Другая звезда стала безжизненной оболочкой - белым карликом.
В конце концов, черная дыра вторглась в эту двойную систему, где сложные движения трех тел привели к выбросу белого карлика. Так осталась наблюдаемая сегодня система пульсар-черная дыра.
Это не первый объект, обнаруженный в "щели масс". В 2019 году детекторы гравитационных волн зафиксировали сигналы от 23-солнечной черной дыры, пожирающей объект массой 2,6 солнечных масс. Но поскольку он был обнаружен только после уничтожения, из него можно извлечь лишь ограниченную информацию. К счастью, NGC 1851 предоставляет нам живой пример, который можно изучать дальше.
"Наше исследование этой системы еще не завершено. Раскрытие истинной природы этого соседа станет поворотным моментом в нашем понимании нейтронных звезд, черных дыр и всего, что может скрываться в загадочной "щели масс!"", - говорит Арунима Датта, третий соавтор исследования.
Почему это важно?
Открытие пульсара NGC 1851 и его таинственного компаньона открывает новые возможности для исследования Вселенной.
Во-первых, это может помочь нам лучше понять природу нейтронных звезд и черных дыр. Если объект окажется нейтронной звездой, это будет означать, что вещество при такой невероятной плотности может принимать новые формы, которые мы пока не можем объяснить. Если же он окажется черной дырой, это будет означать, что существует новый тип черных дыр, которые образуются иным образом, чем обычные.
Во-вторых, это может помочь нам лучше понять процессы, происходящие в шаровых скоплениях. В таких скоплениях звезды часто взаимодействуют друг с другом, что приводит к образованию сложных систем, таких как обнаруженная в NGC 1851. Изучение этих систем может дать нам новые insights в эволюцию звезд и галактики.
В-третьих, это может помочь нам лучше понять происхождение гравитационных волн. Гравитационные волны - это колебания пространства-времени, которые возникают при столкновении массивных объектов. Открытие пульсара NGC 1851 поможет лучше понять, как именно образуются гравитационные волны, и как они распространяются во Вселенной.
Исследование опубликовано в журнале Science.
