Охота на мертвые звезды

Нейтронные звезды имеют крохотный размер, но почти непостижимую плотность. На самом деле это звездные трупы, но у них все еще достаточно жизни, чтобы продемонстрировать некоторые из самых увлекательных явлений, которые можно найти в космосе.

Об их исследовании рассказывают в Норвежском университете естественных и технических наук (NTNU).

« Нейтронные звезды привлекают не только астрономов. Это уникальные лаборатории для экстремальной физики», – говорит Мануэль Линарес, профессор физического факультета NTNU.

В течение следующих пяти лет Линарес будет возглавлять исследовательскую группу, которой поручено заниматься изучением и поиском нейтронных звезд. Евросоюз поддерживает исследование грантом "ERC Consolidator" в размере 2 миллионов евро.

«Наша цель - найти самые массивные нейтронные звезды и больше понять о бинарных системах, в которых мы за ними охотимся», - говорит Линарес.

LOVE-NEST

Поисковая операция получила название LOVE-NEST. Аббревиатура означает "Поиск сверхмассивных нейтронных звезд" (слова самой аббревиатуры "love nest" переводятся как любовное гнездо). К операции привлечены четыре постдокторанта и четверо кандидатов наук, что является неплохой командой.

Но что такое нейтронные звезды? Чтобы объяснить это, нам нужно посмотреть, что происходит, когда звезды умирают.

Звезды живут после смерти

Звезды в основном умирают, когда израсходуют свое топливо. Потом некоторые взрываются. И после этого есть несколько возможностей.

То, чем они станут впоследствии, зависит от того, насколько велики они были при рождении, то есть, какую массу они имели, когда сформировались.

• Звезды малой массы становятся белыми карликами . Некоторые могут продолжать светить с низкой интенсивностью в течение миллиардов лет. Возможно, когда-нибудь такова будет судьба нашего Солнца .
• Некоторые из самых массивных звезд превращаются в знаменитые черные дыры – область в космосе, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может вырваться.
• А не очень массивные звезды превращаются в нейтронные. Это происходит, когда масса при рождении эквивалентна примерно 10-25 массам нашего Солнца. И эти нейтронные звезды очень особенные.

Маленькие, но очень плотные

Нейтронные звезды небольшие, но очень плотные. Один кубический метр отработанной нейтронной звезды может весить целый квинтиллион килограммов. Возможно, вам будет трудно представить, но это число 1, за которым следуют 18 нулей, или 1 000 000 000 000 000 000.

По той же причине гравитационное поле крохотной нейтронной звезды может быть в 100 миллиардов раз сильнее того, что мы ощущаем на поверхности Земли. Это число 1 с 11 нулями, если вам интересно.

«Нейтронные звезды имеют большую массу, чем наше Солнце, но обычно имеют около 20 километров в диаметре», – говорит Линарес.

Наша Луна, напротив, имеет диаметр около 3500 километров, а Земля чуть более 12700 километров.

Нейтронные звезды практически невозможно найти, если бы мы искали их только глазами. Но мы этого не делаем. Поэтому мы знаем о существовании достаточно немногих из них.

Лишь некоторые нейтронные звезды видны

«Мы знаем более 3000 нейтронных звезд в нашей галактике, но гораздо больше их скрыто от нас», — говорит Линарес.

Одна из причин, почему мы знаем о некоторых из них, а о других нет, в том, что некоторые нейтронные звезды превращаются в пульсары.

Эти пульсары вращаются несколько раз в секунду, создавая электромагнитное излучение. Мы можем измерить это излучение, позволяющее нам узнать, где находится звезда, даже если мы не можем увидеть ее саму.

Подавляющее большинство известных нам нейтронных звезд – пульсары. Магнетары — это еще один тип нейтронных звезд, где мы можем наблюдать влияние их сверхсильных магнитных полей, но в этой статье мы остановимся на быстро вращающихся пульсарах.

Измерение массы мертвых звезд

Как будто обнаружить крохотные нейтронные звезды на огромном пространстве Вселенной было недостаточно сложно, LOVE-NEST также стремится определить их массы.

«Измерить массу можно, когда нейтронная звезда соединилась с другой звездой», - говорит Линарес.

Взвесить нейтронную звезду отдельно трудно, но влияние нейтронной звезды на другую звезду измерить легче.

«Мы разработали новую и более точную методику для измерения массы особенно интересного типа пульсаров», - говорит Линарес.

Новый метод использует разность температур для расчета скорости и массы.

Чрезвычайное тепло влияет на звезду-компаньона

Вы можете подумать, что наше Солнце горячее, каким оно и есть, но оно имеет около 6000 градусов Кельвина (это система температур, используемая физиками) на поверхности и чуть более 14 миллионов градусов К. внутри.

Нейтронные звезды могут поддерживать температуру до 100 миллионов градусов К. Эти звезды очевидно не делают ничего наполовину.

«Когда обычная звезда и пульсар вращаются вокруг общего центра масс, пульсар влияет на температуру этой звезды-компаньона», - говорит профессор.

Можно считывать скорость и массу

Сторона звезды-компаньона, ближайшая к пульсару, конечно, гораздо горячее другой стороны.

Профессор Линарес наблюдал это недавно в рамках своей работы в Политехническом университете Каталонии (UPC) в Испании, используя знаменитые астрономические обсерватории на Канарских островах.

«Этот пульсар повлек за собой изменение температуры поверхности звезды-компаньона на 2400 градусов К», — говорит профессор.

Изменение температуры также изменяет химический спектр, выделяемый звездой-компаньоном. Этот спектр может быть измерен физиками, даже когда две звезды находятся на расстоянии 10 000 световых лет.

«Это спектральное измерение, в свою очередь, позволяет нам узнать, с какой скоростью звезда-компаньон вращается вокруг пульсара в любой момент времени. Когда мы знаем скорость, мы тоже можем вычислить массу», – говорит Линарес.

Масса конкретного пульсара была 2,3 раза больше массы нашего Солнца. Именно такие нейтронные звезды будут искать LOVE-NEST.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.