Обнаружен неизвестный объект в Млечном Пути — он тяжелее самых тяжелых нейтронных звезд и легче самых легких черных дыр

Международная группа астрономов обнаружила странный объект на орбите быстро вращающегося миллисекундного пульсара, расположенного на расстоянии около 40 000 световых лет от нас в плотной группе звезд, которую называют шаровым скоплением. Исследование, вышедшее в журнале Science, также показало, что массивный объект находится в так называемой «массовом разрыве» черной дыры. Так ученые называют диапазон от 3 до 5 масс Солнца. Для наблюдения астрономы использовали радиотелескоп MeerKAT.

Вполне вероятно, что это первое открытие радиопульсара – двойной черной дыры. Такая звездная пара позволила бы снова проверить общую теорию относительности Эйнштейна и совершить прорыв в изучении черных дыр.

Когда нейтронная звезда — сверхплотные остатки мертвой звезды — приобретает слишком большую массу, обычно в результате поглощения или столкновения с другой звездой, она разрушается. То, чем становятся звезды после коллапса, служит причиной для множества спекуляций в научном мире, но принято считать, что они могут стать черными дырами.

Астрономы полагают, что общая масса, необходимая для коллапса нейтронной звезды, в 2,2 раза превышает массу Солнца. Теория, подкрепленная наблюдениями, предполагает, что легчайшие черные дыры, созданные этими звездами, намного больше — примерно в пять раз массивнее Солнца. То есть речь идет о так называемом «массовом разрыву»  — диапазоне масс, где ученые никогда не выявляли черных дыр. Дело в том, что природа компактных объектов в этом диапазоне неизвестна, а их детальное изучение до сих пор представляло собой чрезвычайно сложную задачу. Потому новое открытие поможет лучше разобраться в понимании таких объектов.

Рассматриваемый объект был открыт во время наблюдения за большим скоплением звезд, известным как NGC 1851, расположенным в южном созвездии Голубя, с помощью телескопа MeerKAT.

Шаровое скопление NGC 1851 представляет собой плотное скопление старых звезд, которые упакованы гораздо плотнее, чем звезды в остальной части галактики. Они расположены настолько плотно, что могут взаимодействовать друг с другом, нарушая орбиты и в самых крайних случаях даже сталкиваясь.

Астрономы полагают, что именно одно из таких столкновений между двумя нейтронными звездами и привело к созданию массивного объекта, который сейчас вращается вокруг радиопульсара.

Команде ученых удалось обнаружить слабые импульсы от одной из звезд, идентифицировав ее как радиопульсар — тип нейтронной звезды, которая быстро вращается и излучает лучи радиосвета во Вселенную, как космический маяк.

Пульсар вращается со скоростью более 170 оборотов в секунду, при каждом обороте он ритмично пульсирует, что напоминает тиканье часов. Астрономы наблюдали за тем, как меняется тактовая периодичность, используя метод, называемый синхронизацией пульсара, и смогли провести весьма точные измерения его орбитального движения.

Также это позволило очень точно измерить местоположение системы. Измерения показали, что объект на орбите пульсара был не обычной звездой, а чрезвычайно плотным остатком коллапсирующей звезды. Также выявилось, что компаньон имеет массу, которая одновременно больше, чем у любой известной нейтронной звезды, и меньше, чем у любой известной черной дыры, что помещает ее прямо в диапазон массового разрыва.

Пока астрономы не могут с уверенностью сказать, открыли ли они самую массивную из известных нейтронных звезд, самую легкую из известных черных дыр или какой-то новый экзотический вариант звезды. Но несомненно одно — они нашли уникальную «лабораторию» для исследования свойств материи в самых необычных условиях во Вселенной. Раскрытие истинной природы компаньона станет поворотным моментом в научном понимании нейтронных звезд, черных дыр и любых других объектов, которые могут скрываться в массовом разрыве.