„Nadwaga” gwiazda neutronowa jest sprzeczna z teorią czarnej dziury, twierdzą astronomowie | czarne dziury

Astronomowie zauważyli obecność „nadwagi” gwiazdy neutronowej, która twierdzi, że tajemniczy obiekt myli teorie astronomiczne.

Supermasywna gwiazda powstała w wyniku fuzji dwóch mniejszych gwiazd neutronowych. Takie zderzenia zwykle powodują, że gwiazdy neutronowe są tak masywne, że niemal natychmiast zapadają się w czarną dziurę pod wpływem własnej grawitacji. Jednak ostatnie obserwacje wykazały, że monstrualna gwiazda unosiła się nad horyzontem przez ponad dzień, zanim zniknęła z pola widzenia.

„Tak masywna gwiazda neutronowa o długim okresie życia nie jest zwykle uważana za możliwą” – powiedziała dr Nuria Jordana Mitjans, astronom z Uniwersytetu w Bath. „Zagadką jest, dlaczego to było tak długowieczne”.

Obserwacje rodzą również pytania o źródło niezwykle energetycznych błysków, znanych jako krótkie rozbłyski gamma (GRB), które towarzyszą łączeniu się gwiazd neutronowych. Powszechnie przyjmuje się, że te wybuchy – najbardziej energetyczne wydarzenia we wszechświecie od Wielkiego Wybuchu – wybuchają z biegunów nowo powstałej czarnej dziury. Ale w tym przypadku obserwowany rozbłysk gamma musiał pochodzić z samej gwiazdy neutronowej, co wskazuje na zupełnie inny proces.

Gwiazdy neutronowe to najmniejsze i najgęstsze istniejące gwiazdy, zajmujące niezwykłe miejsce wśród gwiazd konwencjonalnych i czarnych dziur. Ma około 12 mil szerokości i jest tak gęsty, że łyżeczka materiału ma masę miliarda ton. Mają gładką powłokę z czystych neutronów, 10 miliardów razy mocniejszy niż stal.

„To dziwne, dziwne rzeczy” – powiedziała profesor Carol Mondel, astronom z University of Bath i współautorka badania. „Nie możemy zebrać tych materiałów i przywieźć ich z powrotem do naszego laboratorium, więc jedynym sposobem, w jaki możemy je zbadać, jest zrobienie czegoś na niebie, co możemy obserwować”.

W tym przypadku, powiedział Mondel, wydaje się, że coś przeszkodziło gwieździe neutronowej w „zauważeniu, jaka jest masywna”. Jedną z możliwości jest to, że gwiazda wirowała tak szybko i z tak potężnymi polami magnetycznymi, że jej zapadanie się zostało opóźnione – coś jak woda pozostająca w przechylonym wiadrze, jeśli kołysała się wystarczająco szybko.

„To pierwsze bezpośrednie spojrzenie na supermasywną gwiazdę neutronową w naturze”, powiedział Mondel. – Mam przeczucie, że znajdziemy ich więcej.

Nieoczekiwane obserwacje zostały wykonane za pomocą orbitującego NASA Neila Gehrellsa Swift Observatory, który wykrył początkowy rozbłysk gamma pochodzący z galaktyki oddalonej o około 10,6 miliarda lat świetlnych. Zautomatyzowane obserwatorium, Liverpool Telescope, znajdujące się na Wyspach Kanaryjskich, zostało następnie automatycznie obrócone, aby wyświetlić efekty połączenia. Obserwacje te ujawniły charakterystyczne oznaki szybko obracającej się, hipermagnetycznej gwiazdy neutronowej.

Wskazuje to, że sama gwiazda neutronowa wyzwoliła rozbłysk gamma, zamiast pojawiać się po jej grawitacyjnym kolapsie. Do tej pory trudno było poznać dokładną kolejność wydarzeń.

„Byliśmy podekscytowani uchwyceniem bardzo wczesnego światła optycznego z tego krótkiego rozbłysku gamma – coś, co wciąż jest prawie niemożliwe do zrobienia bez zrobotyzowanego teleskopu” – powiedział Mondel. „Nasze odkrycie otwiera nową nadzieję na nadchodzące przeglądy nieba za pomocą teleskopów, takich jak Obserwatorium Rubin LSST, w którym możemy znaleźć sygnały z setek tysięcy tych długo żyjących gwiazd neutronowych, zanim zapadną się w czarne dziury”.

„Zespół znalazł dowody na istnienie stabilnej, supermasywnej gwiazdy neutronowej, co jest naprawdę ważnym odkryciem” – powiedział Stefano Covino, astronom z Obserwatorium Astronomicznego Brera w Mediolanie, który nie był zaangażowany w badania.

Powiedział, że prace mogą dostarczyć nowych informacji na temat wewnętrznej struktury gwiazd neutronowych, które prawdopodobnie zawierają rdzeń egzotycznej materii, chociaż dokładna forma, jaką przybiera, nie jest znana.

Wyniki zostały opublikowane w Czasopismo Astrofizyczne.