Astronomowie odkryli monstrualną gwiazdę neutronową, która żyła mniej niż sekundę

Kategorie: 

Źródło: 123rf.com

Różnorodność procesów fizycznych zachodzących we Wszechświecie nie przestaje zadziwiać. Warto przyzwyczaić się do tego, jak niewyobrażalnie długo trwają niektóre kosmiczne zdarzenia, jak naukowcy znajdują te, które trwają zaledwie ułamek sekundy. Astronomowie niedawno odkryli w zarchiwizowanych danych dziwne przerwy w emisji z dwóch par zderzających się gwiazd neutronowych.

 

 

Wiadomo, że dla gwiazd o odpowiednio dużej masie zderzenie to prowadzi do pojawienia się czarnej dziury w miejscu „kosmicznego wypadku”. Okazało się jednak, że podczas przerw, które trwały od 10 do 300 milisekund, superciężkie gwiazdy neutronowe zdołały uformować się z dwóch łączących się gwiazd. I dopiero wtedy zamieniły się w czarną dziurę. Zapadnięcie się już bardzo gęstej substancji pod wpływem grawitacji prowadzi przeważnie  do pojawienia się czarnej dziury.

 

Aby gwiazdy neutronowe nie umarły od razu i nie odrodziły się w czarnej dziurze, musiały obracać się z zawrotną prędkością. Tylko w ten sposób mogli opóźnić to, co nieuniknione. Wyjaśnijmy, że gwiazdy o dużej masie kończą swoje życie wybuchem supernowej. Następnie w miejscu luminarza pozostaje bardzo gęsty rdzeń, znany jako gwiazda neutronowa. Te dziwne gwiazdy zawierają masę większą niż półtora masy Słońca, a jednocześnie same mogą mieć kilkadziesiąt kilometrów średnicy.

 

Jednocześnie gwiazdy neutronowe podobnie jak wszystkie inne gwiazdy Wszechświata często występują w postaci układów podwójnych - czyli dwóch gwiazd, które są połączone grawitacyjnie i krążą wokół wspólnego środka masy. Stopniowo, w ciągu milionów lat, te gwiazdy zbliżają się do siebie, obracając się w ogromnej spirali. W końcu zderzają się, tworząc jeden nowy obiekt.

 

To, jaki to obiekt, zależy od całkowitej masy obu gwiazd. Na przykład gwiazda neutronowa o maksymalnej masie (powyżej trzech mas Słońca) skurczy się pod wpływem własnej grawitacji i utworzy czarną dziurę. Jeśli suma mas dwóch zderzających się gwiazd neutronowych jest poniżej tej granicy, tworzą one nową gwiazdę neutronową. A jeśli ich całkowita masa jest większa, zderzenie doprowadzi do powstania czarnej dziury.

Astronomowie to wszystko wiedzą, ale do tej pory dokładna sekwencja wydarzeń nie była jasna. Naukowcy zdali sobie sprawę, że przegapili jakiś pośredni etap powstawania czarnej dziury w miejscu dwóch połączonych gwiazd neutronowych. Zmienili więc nieco podejście do poszukiwania superciężkich gwiazd neutronowych. A potem przeanalizowali archiwalne dane dotyczące kolizji takich gwiazd.

 

Trzeba zaznaczyć, że narodzinom czarnej dziury towarzyszy fala grawitacyjna – rodzaj „trzęsienia ziemi” czasoprzestrzeni. A jeśli w procesie pojawiania się czarnej dziury uda się uformować superciężką gwiazdę neutronową, w falach grawitacyjnych powinien pojawić się wzór znany jako oscylacje quasi-okresowe. Obecne obserwatoria nie są wystarczająco czułe, aby wykryć te quasi-okresowe fluktuacje fal grawitacyjnych, piszą autorzy nowego badania. Ustalili jednak, że „sygnatury” takich oscylacji muszą pojawiać się również w promieniach gamma.

 

Ponieważ podczas zderzeń gwiazd neutronowych generowane są również krótkie rozbłyski gamma, naukowcy bardzo szybko znaleźli zestaw danych niezbędnych do badań. Aby sprawdzić swoje przypuszczenia, astronomowie przyjrzeli się zarchiwizowanym danym 700 krótkich rozbłysków gamma zebranych w ciągu ostatnich kilku dekad. Tak więc quasi-okresowe fluktuacje wykryto w dwóch zdarzeniach jednocześnie - jedno zarejestrowano w lipcu 1991 r., a drugie w listopadzie 1993 r. Zespół obliczył, że powstałe superciężkie gwiazdy neutronowe mogą mieć masę ponad 2,5 razy większą od Słońca i żyć nie dłużej niż 300 milisekund przed zapadnięciem się w czarne dziury.

 

Obracały się też bardzo szybko – z prędkością prawie 78 tysięcy obrotów na minutę. Ale żyły dziesiątki tysięcy razy krócej niż minutę. Dla porównania, najszybszy pulsar, gwiazda neutronowa, która również wiruje z ogromną prędkością, obraca się z prędkością mniejszą niż 43 000 obrotów na minutę. Naukowcy piszą, że w przyszłości detektory fal grawitacyjnych powinny stać się na tyle czułe, by bezpośrednio znajdować „sygnatury” superciężkich gwiazd neutronowych w zmarszczkach czasoprzestrzeni – fale grawitacyjne.

 

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature.

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen
loading...

Skomentuj