Найдена самая массивная нейтронная звезда
Масса пульсара PSR J0740+6620 оказалась рекордной для известных нейтронных звезд: 2,17 масс Солнца. Значение соответствует верхним пределам теоретических оценок и поможет определить пока что неизвестное уравнение состояния вещества при сверхъядерной плотности в недрах нейтронных звезд, пишут авторы в препринте на arXiv.org.
Нейтронные звезды — это один из возможных конечных этапов эволюции обычных светил. Они обладают исключительно высокой плотностью, которая даже превышает ядерную. В атомных ядрах плотность может достигать 3×1017 килограммов на метр кубический, а в центре нейтронных звезд, по различным оценкам, может быть в несколько раз больше.
Основной проблемой на современном этапе исследований этих экстремальных объектов является неизвестное уравнение состояния материи в их недрах, то есть зависимость давления от плотности. Существует большое разнообразие моделей, которые предполагают различное внутреннее строение, размер и другие свойства нейтронных звезд.
Протестировать различные модели строения можно при помощи изучения миллисекундных пульсаров — быстровращающихся нейтронных звезд, яркое радиоизлучение с полюсов которых при каждом обороте фиксируется на Земле. Многие параметры таких объектов и явления в их окрестностях можно определить методом пульсарного тайминга, то есть посредством длительных наблюдений принимаемых сигналов.
В работе под руководством Ханны Кромарти (Hanna Thankful Cromartie) из Виргинского университета описывается определение массы пульсара PSR J0740+6620 в двойной системе с белым карликом. Оценка стала возможной 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.
В данном случае подходящие условия возникают при движении пульсара позади компаньона при орбитальном соединении, то есть попадании обоих тел на луч зрения. Измерение задержки по времени прихода сигналов пульсара и знание параметров обращения тел в системе позволяют с высокой точностью вычислить массу пульсара, которая оказалась равна 2,17 солнечных.
Объект стал самой массивной нейтронной звездой из известных на данный момент; звезд этого класса тяжелее двух Солнц в принципе известно достаточно мало. Открытие позволяет установить новые ограничения на возможные уравнения состояния вещества в недрах нейтронных звезд и указывает на справедливость более жестких уравнений, в которых давление в зависимости от массы растет быстрее. Физически это соответствует появлению отталкивания между частицами при меньших плотностях.
Самой точной теоретической оценкой верхнего предела считается значение 2,16 масс Солнца, она получена с использованием информации об излученных гравитационных волнах в единственном известном на данный момент слиянии нейтронных звезд. Тем не менее, в пределах ошибок эти величины согласуются.
Нейтронные звезды имеют непосредственное отношение к химической эволюции Вселенной, ведь именно в их слияниях образуются самые тяжелые элементы. Поэтому изучение этих объектов важно не только в контексте релятивистской астрофизики и физики высоких энергий, но и для других областей науки.
Тимур Кешелава
Такие галактики могли ускользать от обнаружения
Наземный радиотелескоп ASKAP помог астрономам обнаружить два новых кандидата в галактики с полярными кольцами. Это спиральные галактики, окруженные потенциальными кольцевыми структурами из атомарного водорода. Предполагается, что такие системы должны встречаться гораздо чаще, чем считалось ранее. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. В отличие от типичных галактик галактики с полярными кольцами обладают кольцом или диском, ориентированным почти перпендикулярно основному диску галактики. Таким образом, они вмещают в себя две кинематически выделенные подсистемы. Впервые за ними пронаблюдали во второй половине прошлого века, и находят их достаточно редко. При этом в полярной структуре наблюдается интенсивный процесс звездообразования, а сами они могут возникать при взаимодействии и слиянии галактик. Исследования галактик с полярными кольцами важны для понимания эволюции структуры галактик при их взаимодействиях друг с другом, а также для оценки формы гало темной материи вокруг них. Группа астрономов во главе с Натаном Дегом (Nathan Deg) из Университета Куинс в Кингстоне сообщила об открытии двух новых кандидатов в галактики с полярными кольцами NGC 4632 и NGC 6156, сделанном в ходе анализа первого каталога данных обзора галактик южного полушария небесной сферы WALLABY (Widefield ASKAP L-band Legacy All-sky Blind surveY), проводившегося при помощи наземного радиотелескопа ASKAP. NGC 4632 представляет собой спиральную галактику в созвездии Девы, а NGC 6156 — спиральную галактику с перемычкой, расположенную в созвездии Южного Треугольника и относящуюся к ярким инфракрасным галактикам. У обеих галактик обнаружили аномальную газовую компоненту из атомарного водорода, которая содержит около половины от всего атомарного водорода в каждой из систем. Также эта компонента хорошо отделена от основного тела галактик и наклонена почти под прямым углом к дискам галактик, что позволяет предположить наличие полярных колец, а не искривленных дисков или колец под промежуточным углом. Тем не менее, галактики останутся кандидатами в галактики с полярными кольцами до тех пор, пока не будут проведены более сложные компьютерные моделирования, охватывающие большее разнообразие возможных галактических кольцевых структур. В случае NGC 6156, которая активно образует звезды, необходимо также проанализировать альтернативные пути возникновения аномальной газовой компоненты. Это может происходить, например, из-за оттока вещества после взрывов сверхновых или деформации галактики из-за эпизода аккреции. Исследователи также отмечают, что эти два открытия позволяют предположить, что галактики с полярными кольцами должны встречаться чаще, чем ожидалось. Во-первых, обнаружение полярных колец может быть затруднено из-за их низкой поверхностной яркости, во-вторых, большинство полярных колец обнаружено в оптическом диапазоне вокруг эллиптических или линзовидных галактик, тогда как новооткрытые структуры найдены у спиральных галактик, что может указывать на предвзятость при отборе целей для наблюдений. Ранее мы рассказывала о том, как галактика с полярным кольцом превратила соседку в веретено.