Η αστροφυσική σε κρίση; Η ανακάλυψη ενός UFO θα μπορούσε να αλλάξει τα πάντα

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα ουράνιο αντικείμενο που αψηφά την ταξινόμηση, αποκαλύπτοντας ίσως έναν νέο τύπο κοσμικής οντότητας στα όρια της γνωστής φυσικής.

Μερικές φορές οι αστρονόμοι συναντούν αντικείμενα στον ουρανό που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε εύκολα. Στη νέα μας έρευνα, δημοσίευσε σε Επιστήμεςαναφέρουμε μια τέτοια ανακάλυψη, η οποία είναι πιθανό να πυροδοτήσει συζητήσεις και εικασίες.

Τα αστέρια νετρονίων είναι μερικά από τα πιο πυκνά αντικείμενα στο σύμπαν. Συμπαγής όσο ο πυρήνας ενός ατόμου, αλλά τόσο μεγάλος όσο μια πόλη, ξεπερνά τα όρια της κατανόησής μας για την τελική ύλη. Όσο πιο βαρύ είναι ένα αστέρι νετρονίων, τόσο πιο πιθανό είναι να καταρρεύσει τελικά σε κάτι πιο πυκνό: μια μαύρη τρύπα.

Η απόδοση του συστήματος από έναν καλλιτέχνη υποθέτοντας ότι το τεράστιο αστέρι σύντροφος είναι μια μαύρη τρύπα. Το φωτεινότερο αστέρι φόντου είναι ο σύντροφός του σε τροχιά, το ραδιοπάλσαρ PSR J0514-4002E. Τα δύο αστέρια χωρίζονται σε απόσταση 8 εκατομμυρίων χιλιομέτρων και περιφέρονται το ένα γύρω από το άλλο κάθε 7 ημέρες. Πίστωση: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Άκρη κατανόησης: αστέρια νετρονίων και μαύρες τρύπες

Αυτά τα αστροφυσικά αντικείμενα είναι τόσο πυκνά και η βαρύτητά τους τόσο ισχυρή, που οι πυρήνες τους – όποια κι αν είναι – καλύπτονται μόνιμα από το σύμπαν από ορίζοντες γεγονότων: επιφάνειες πλήρους σκότους από τις οποίες δεν μπορεί να διαφύγει κανένα φως.

Αν θέλουμε να κατανοήσουμε τη φυσική στο σημείο καμπής μεταξύ των άστρων νετρονίων και των μαύρων τρυπών, πρέπει να βρούμε αντικείμενα σε αυτά τα όρια. Συγκεκριμένα, πρέπει να βρούμε αντικείμενα για τα οποία μπορούμε να κάνουμε ακριβείς μετρήσεις για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Και αυτό ακριβώς βρήκαμε – ένα αντικείμενο που δεν είναι ξεκάθαρα Α Αστέρας νετρονίων Ούτε α Μαύρη τρύπα.

Εικόνα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble του σφαιρικού σμήνος NGC 1851. Πηγή εικόνας: NASA, ESA και G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Επεξεργαστής: Gladys Cooper (NASA/The Catholic University of America)

Ένας κοσμικός χορός στο NGC 1851

Αυτό ήταν όταν κοιτούσαμε βαθιά μέσα στο αστρικό σμήνος NGC 1851 Το ότι ανακαλύψαμε αυτό που φαίνεται να είναι ένα ζευγάρι άστρων παρέχει νέα εικόνα για τα ακραία όρια της ύλης στο σύμπαν. Το σύστημα αποτελείται από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου ΠάλσαρΕίναι ένας τύπος ταχέως περιστρεφόμενου αστέρα νετρονίων που σαρώνει ακτίνες ραδιοφωτός σε όλο το σύμπαν καθώς περιστρέφεται και είναι ένα κρυμμένο ογκώδες αντικείμενο άγνωστης φύσης.

Το τεράστιο αντικείμενο είναι σκοτεινό, που σημαίνει ότι είναι αόρατο σε όλες τις συχνότητες φωτός – από το ραδιόφωνο μέχρι τις ζώνες φωτός, τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γάμμα. Σε άλλες συνθήκες, αυτό θα καθιστούσε αδύνατη τη μελέτη, αλλά εδώ είναι που το πάλσαρ του χιλιοστού του δευτερολέπτου έρχεται να μας βοηθήσει.

Τα πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου είναι σαν τα κοσμικά ατομικά ρολόγια. Οι περιστροφές τους είναι απίστευτα σταθερές και μπορούν να μετρηθούν με ακρίβεια ανιχνεύοντας τον κανονικό ραδιοπαλμό που παράγουν. Αν και εγγενώς σταθερό, το παρατηρούμενο σπιν αλλάζει όταν το πάλσαρ είναι σε κίνηση ή όταν το σήμα του επηρεάζεται από ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο. Παρατηρώντας αυτές τις αλλαγές, μπορούμε να μετρήσουμε τις ιδιότητες των αντικειμένων στις τροχιές των πάλσαρ.

Η ομάδα χρησιμοποίησε το ευαίσθητο ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT, που βρίσκεται στην ημι-έρημη περιοχή Karoo της Νότιας Αφρικής. Πίστωση: Sarao

Ξετυλίξτε το μυστήριο με το MeerKAT

Χρησιμοποιήσαμε τη διεθνή ομάδα αστρονόμων μας Ραδιοτηλεσκόπιο Meerkat Στη Νότια Αφρική να κάνει τέτοιες παρατηρήσεις του συστήματος, που αναφέρεται ως NGC 1851E.

Αυτό μας επέτρεψε να προσδιορίσουμε με ακρίβεια τις τροχιές των δύο αντικειμένων, δείχνοντας ότι το σημείο της πλησιέστερης προσέγγισής τους αλλάζει με το χρόνο. Αυτές οι αλλαγές περιγράφονται από Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν Η ταχύτητα της αλλαγής μας λέει τη συνδυασμένη μάζα των αντικειμένων στο σύστημα.

Οι παρατηρήσεις μας αποκάλυψαν ότι το σύστημα NGC 1851E ζυγίζει περίπου τέσσερις φορές περισσότερο από τον Ήλιο μας και ότι ο σκοτεινός σύντροφος ήταν, όπως ένα πάλσαρ, ένα συμπαγές αντικείμενο – πολύ πιο πυκνό από ένα κανονικό αστέρι. Τα αστέρια νετρονίων με τη μεγαλύτερη μάζα ζυγίζουν περίπου τη διπλάσια μάζα από τον Ήλιο, οπότε αν πρόκειται για σύστημα διπλών αστέρων νετρονίων (γνωστά και καλά μελετημένα συστήματα), πρέπει να περιέχει δύο από τα βαρύτερα αστέρια νετρονίων που έχουν ανακαλυφθεί ποτέ.

Για να αποκαλύψουμε τη φύση του συντρόφου, θα χρειαστεί να καταλάβουμε πώς κατανέμεται η μάζα στο διαστρικό σύστημα. Χρησιμοποιώντας πάλι τη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν, μπορούμε να μοντελοποιήσουμε το σύστημα λεπτομερώς, βρίσκοντας μια μάζα για το σύντροφο να είναι μεταξύ 2,09 και 2,71 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Η μάζα του συντρόφου εμπίπτει στο «κενό μάζας της μαύρης τρύπας» που βρίσκεται μεταξύ των βαρύτερων δυνατών αστέρων νετρονίων, που πιστεύεται ότι έχουν μάζα περίπου 2,2 ηλιακών μαζών, και των ελαφρύτερων μαύρων οπών που μπορούν να σχηματιστούν από την αστρική κατάρρευση, που έχουν μάζα περίπου 5 ηλιακών μαζών. Η φύση και η σύνθεση των αντικειμένων σε αυτό το κενό είναι ένα σημαντικό ζήτημα στην αστροφυσική.

Εν δυνάμει υποψήφιοι

Τι ακριβώς βρήκαμε λοιπόν;

Πιθανό ιστορικό σχηματισμού του ραδιοπάλσαρ NGC 1851E και του παράξενου συντρόφου του αστέρα. Πιστωτική: Thomas Torres (Πανεπιστήμιο Aalborg/MPIfR)

Μια ελκυστική πιθανότητα είναι ότι έχουμε ανακαλύψει ένα πάλσαρ σε τροχιά γύρω από τα υπολείμματα μιας συγχώνευσης (σύγκρουσης) δύο αστέρων νετρονίων. Αυτή η ασυνήθιστη διαμόρφωση έγινε δυνατή από την πυκνή συσσώρευση αστεριών στο NGC 1851.

Σε αυτή τη γεμάτη κόσμο πίστα, τα αστέρια θα κάνουν κύκλο το ένα γύρω από το άλλο, ανταλλάσσοντας συνεργάτες σε ένα ατελείωτο βαλς. Αν δύο αστέρια νετρονίων εκτοξευόντουσαν πολύ κοντά το ένα στο άλλο, ο χορός τους θα τελείωνε καταστροφικά.

Η μαύρη τρύπα που δημιουργείται από τη σύγκρουσή τους, η οποία μπορεί να είναι πολύ ελαφρύτερη από αυτές που δημιουργούνται από αστέρια που καταρρέουν, είναι ελεύθερη να περιπλανηθεί μέσα στο σμήνος μέχρι να βρει άλλο ένα ζευγάρι χορευτών βαλς και να μπει αυθάδης – διώχνοντας τον αναπτήρα σύντροφο. Σε θεραπεία. Αυτός ο μηχανισμός συγκρούσεων και ανταλλαγών είναι που θα μπορούσε να οδηγήσει στο σύστημα που παρατηρούμε σήμερα.

Συνέχισε να προσπαθείς

Δεν έχουμε τελειώσει ακόμα με αυτό το σύστημα. Ήδη βρίσκονται σε εξέλιξη εργασίες για να προσδιοριστεί οριστικά η πραγματική φύση του συντρόφου και να αποκαλυφθεί εάν έχουμε ανακαλύψει την ελαφρύτερη μαύρη τρύπα ή το πιο τεράστιο αστέρι νετρονίων – ή ίσως κανένα από τα δύο.

Στο όριο μεταξύ άστρων νετρονίων και μαύρων τρυπών, υπάρχει πάντα η πιθανότητα νέων, άγνωστων ακόμη, αστροφυσικών αντικειμένων.

Πολλές εικασίες είναι βέβαιο ότι θα ακολουθήσουν αυτήν την ανακάλυψη, αλλά αυτό που είναι ήδη σαφές είναι ότι αυτό το σύστημα υπόσχεται τεράστιες υποσχέσεις όσον αφορά την κατανόηση του τι πραγματικά συμβαίνει στην ύλη στα πιο ακραία περιβάλλοντα του σύμπαντος.

γραμμένο από:

• Ewan D. Barr – Project Scientist for Transiting Stars and Pulsars σε συνεργασία με το MeerKAT (TRAPUM), Max Planck Institute for Radio Astronomy
• Arunima Dutta – Υποψήφια διδάκτορας στο Ερευνητικό Τμήμα Θεμελιωδών Φυσικών στη Ραδιοαστρονομία, Ινστιτούτο Max Planck για Ραδιοαστρονομία
• Benjamin Stubbers – Καθηγητής Αστροφυσικής, Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ

Προσαρμογή από άρθρο που δημοσιεύτηκε αρχικά στο Συνομιλία.