Neutronová hvězda objevila obíhající záhadný objekt, který by neměl existovat

Astronomové objevili neutronovou hvězdu obíhající kolem záhadného objektu, který by podle všeho neměl být schopen existovat. Objekt zdánlivě neviditelný ve světle a příliš malý na to, aby byl černou dírou, se vzpírá vysvětlení.

Pomocí radioteleskopu MeerKAT v Jižní Africe začala záhada, když astronomové spatřili pulsar v kulové hvězdokupě zvané NGC 1851 v souhvězdí Columba. Pulsary jsou typem neutronové hvězdy, která má silná magnetická pole, která vytvářejí kužely rádiových vln, které se obíhají jako paprsky majáku. Když jsou tyto kužely otočeny k Zemi, zdá se nám, že pravidelně pulzují, odtud název.

Protože jsou tyto signály tak stabilní a předvídatelné, mohou astronomové studovat jejich načasování a vypočítat překvapivé množství informací o okolním prostředí. V tomto případě zjistili, že pulsar obíhá vedle druhého objektu – a tehdy to začalo být divné.

„Když jsme se dívali na snímky NGC 1851 z HST, nic jsme v této pozici neviděli,“ řekl Prajwal Voraganti Padmanabh, spoluautor studie. „Proto objekt na oběžné dráze s pulsarem není normální hvězda, ale extrémně hustý zbytek zkolabované hvězdy.“

Je známo, že tyto zhroucené zbytky hvězd mají jednu ze dvou forem: buď je to další neutronová hvězda, nebo je to černá díra. Ale je tu problém – bylo zjištěno, že objekt je příliš hmotný na to, aby to byla neutronová hvězda, ale ne dost hmotný na to, aby to byla černá díra.

Podle modelů jsou neutronové hvězdy vždy menší než přibližně dvě hmotnosti Slunce, zatímco černé díry nikdy nejsou lehčí než přibližně pět hmotností Slunce. To je podpořeno také pozorováním vesmíru – kompaktní objekty vždy spadají do jedné nebo druhé kategorie. Až teď. Bylo zjištěno, že tento nově objevený objekt má hmotnost přibližně 2,1 až 2,7krát větší než Slunce a spadá přímo do této „hmotnostní mezery“. To znamená, že by to mohla být buď nejtěžší známá neutronová hvězda, nebo nejlehčí známá černá díra – nebo možná něco úplně jiného.

„Ať je tento objekt jakýkoli, je to vzrušující zpráva,“ řekl Paulo Freire, spoluautor studie. „Pokud je to černá díra, bude to první známý systém pulsar/černá díra, který je po desetiletí svatým grálem pulsarové astronomie! Pokud je to neutronová hvězda, bude to mít zásadní důsledky pro naše chápání neznámého stavu hmoty při těchto neuvěřitelných hustotách!“

Vědci předpokládají, že podivný systém se ve skutečnosti vytvořil ze dvou předchozích binárních systémů. Jedna obsahovala dvě neutronové hvězdy, které se srazily a spojily se do jediné, menší než průměrně černé díry. Druhý systém mezitím obsahoval neutronovou hvězdu na blízké oběžné dráze s jinou hvězdou, přičemž první sypala materiál z druhé hvězdy. Tento proces, běžný v celém vesmíru, přenáší moment hybnosti na neutronovou hvězdu a mění ji na rychle rotující pulsar. Druhá hvězda je ponechána jako mrtvá slupka zvaná bílý trpaslík.

Nakonec se černá díra zatoulala do binárního systému, kde složité pohyby tří těles způsobily vyvržení bílého trpaslíka. Tím zůstal systém pulsar/černá díra, který vidíme dnes.

Toto není první objekt objevený v masové mezeře. V roce 2019 detektory gravitačních vln zachytily signály z černé díry o hmotnosti 23 slunečních paprsků, která se kousala do něčeho o hmotnosti 2,6 hmotnosti Slunce. Protože to bylo nalezeno až poté, co byl objekt zničen, můžeme se z toho naučit jen tolik. Naštěstí má NGC 1851 živou, kterou můžeme dále studovat.

„Ještě jsme s tímto systémem neskončili,“ řekla Arunima Dutta, spoluautorka studie. „Odhalení skutečné povahy společníka bude bodem obratu v našem chápání neutronových hvězd, černých děr a čehokoli jiného, co se může skrývat v masové mezeře černé díry!“

Výzkum byl publikován v časopise Věda. Animaci navrhovaného vytvoření systému můžete vidět na videu níže.