Американские астрономы открыли самую тяжелую из нейтронных звезд

Теория относительности поймала нейтронную звезду

Астромам удалось обнаружить самую тяжелую нейтронную звезду. Выдали великана тусклый компаньон и Теория относительности.

Эффекты Общей теории относительности помогли астрономам открыть самую массивную из изученных до этого нейтронных звезд. Произошло это после того, как группа под руководством Поля Демореста обратила телескоп Национальной радиоастрономической обсерватории на ранее известный пульсар J1614−2230.

Космические хронометры

Пульсары – релятивистские объекты, испускающие мощные, строго периодические импульсы электромагнитного излучения. Первый пульсар был открыт в 1967 году астрономами Кембриджского университета, за что позднее они получили Нобелевскую премию.

Ученые долго не могли понять, какие объекты во Вселенной могут создавать короткопериодические раидиосигналы определенной частоты в несколько герц. Грешили даже на инопланетный разум. Позднее ученые установили, что источником этих импульсов являются быстро вращающиеся нейтронные звезды, существование которых было предсказано еще в 1939 году. Нейтронные звезды – сверхплотные «трупы», остающиеся от массивных звезд. Как следует из названия, эти объекты состоят из нейтронов, которые входят в ядра атомов.

Радиопульсарами становятся быстро вращающиеся сильно замагниченные нейтронные звезды. Периодичность радиопульсаций и их узкая направленность в две стороны является следствием вращения нейтронных звезд. Периоды большинства пульсаров составляют от 0,5 до 1 секунды.

Сигналы неточного времени

Ученым было известно, что объект J1614−2230 – двойной радиопульсар, состоящий из нейтронной звезды и звезды-компаньона, вращающихся вокруг общего центра масс. Чтобы определить массы обоих компонентов, ученые решили использовать тонкий релятивистский эффект, являющийся следствием общей теории относительности. Эффект Шапиро заключается в том, что в поле тяготеющих тел электромагнитные сигналы идут медленнее, чем вне этих полей. По этой же причине часы, тикающие вблизи массивного объекта, для удаленного наблюдателя будут идти медленнее, чем вдали от гравитирующих тел. Величина временного запаздывания напрямую связана с массой тяготеющего объекта. Ученые предположили, что импульсы J1614−2230 должны слегка замедляться в тот момент, когда компаньон нейтронной звезды окажется рядом с лучом зрения наблюдателей с Земли. Затем, по мере взаимного вращения, эффект должен уменьшаться.

Периодическое запаздывание сигнала зафиксировать удалось. Зная, как часто оно наступает, ученые смогли определить частоту взаимного вращения нейтронной звезды и неизвестного компаньона. Оказалось, что астрономам исключительно повезло с тем, что плоскость орбиты двойного пульсара с точностью до одного градуса лежит на луче зрения земных наблюдателей. Очевидно, что при такой конфигурации эффект запаздывания сигнала должен быть наибольшим.

Из величины задержки астрономы установили, что создает ее объект массой в полсолнца. Скорее всего – углеродно-кислородный белый карлик. Зная период вращения двух гравитационно связанных тел (8,7 земных суток) и массу одного из них, нетрудно было определить и массу второго. Масса самого пульсара оказалась равной двум массам Солнца. Этот пульсар оказался самым массивным из пока известных науке. Прежний рекорд массы нейтронной звезды составлял 1,67 масс Солнца.

«Масса пульсара оказалась больше всех, когда-либо измеренных. Это меняет наши представления о том, какой макимальной массой могут обладать нейтронные звезды», — пояснил Деморест. Но главное, новый метод открывает перед учеными возможность более точного измерения масс нейтронных звезд.

http://infox.ru/science/universe/2010/10/28/Pulsar.phtml

Картинка: Билл Сакстон, NRAO / AUI / NSF

Памятуя, что «щепотка» нейтронного звездного вещества весит примерно 500 миллионов тонн, новый рекордсмен J1614-2230 обладает неоспоримым авторитетом.

До сих пор ученые не знали наверняка, что нейтронные звезды могут становиться такими же большими как и J1614-2230 (она примерно в два раза массивнее Солнца - около 1,67 солнечной  массы). Ее открытие Полом Деморестом из Национальной радиологической астрономической обсерватории и его коллегами дает физикам новую точку опоры при понимании того, что происходит, когда протоны и электроны отказываются от борьбы против силы тяжести и коллапса нейтронов.

Огромная плотность делает нейтронные звезды идеальной природной "лабораторией" для изучения самых плотных и экзотических состояний материи, известных физике.

Чтобы измерить массу этой нейтронной звезды и ее орбитального спутника, белой карликовой звезды, ученые воспользовались эйнштейновской Общей теорией относительности.

Нейтронная звезда - это пульсар, испускающий лучи радиоволн, которые несутся сквозь пространство в зависимости от того, как он вращается. Этот пульсар, получивший название PSR J1614-2230, вращается со скоростью 317 раз в секунду, а его компаньон завершает свою орбиту  примерно каждые девять дней. Эта пара отдалена от нас приблизительно на 3000 световых лет.

Деморест, Скотт Рэнсом и Тим Пеннуччи из Университета Вирджинии, Мэллори Робертс из Eureka Scientific, а также Джейсон Хесселс из Нидерландского института радиоастрономии и Амстердамского университета, сообщают о своих результатах в свежем выпуске научного журнала «Nature». Свой результат они изложат также в докладе, который планируется к публикации в «Astrophysical Journal Letters».

ВИДЕО

www.mk.ru

© 1919 – 2010  Редакция газеты «Московский Комсомолец»