Ученые с изумлением наблюдают за сверхтяжелой нейтронной звездой, которая с точки зрения астрономии кажется невозможной. Это первая известная землянам бодипозитивная нейтронная звезда в космосе.
Гипермассивная звезда образовалась в результате слияния двух меньших нейтронных звезд. Обычно такие столкновения приводят к тому, что нейтронные звезды настолько массивны, что почти мгновенно коллапсируют в черную дыру под действием собственной гравитации. Но звезда-монстр зависла в поле зрения более суток, прежде чем исчезла из него.
«Обычно считается, что такая массивная нейтронная звезда с большой продолжительностью жизни невозможна», говорит доктор Нурия Джордана-Митжанс, астроном из Университета Бата. «Загадка, почему эта прожила так долго».
Наблюдения также поднимают вопросы об источнике невероятно мощных вспышек, известных как короткие гамма-всплески (GRB), которые сопровождают слияния нейтронных звезд. Эти вспышки – самые энергетические события во Вселенной со времен Большого взрыва. В широких астрономических кругах предполагалось, что они исходят от полюсов только что образовавшейся черной дыры. Но в этом случае наблюдаемый гамма-всплеск должен был исходить от самой нейтронной звезды. Это позволяет предположить, что имел место совершенно другой процесс.
Нейтронные звезды – это самые маленькие и плотные звезды из существующих, занимающие промежуточное положение между обычными звездами и черными дырами. Они имеют ширину менее 20 км и настолько плотны, что их чайная ложка весит около 1 млрд тонн. У них гладкая корка из чистых нейтронов, в 10 млрд раз прочнее стали.
«Это такие странные экзотические объекты», рассказала соавтор исследования, профессор Кэрол Манделл из Университета Бата. «Мы не можем собрать этот материал и вернуть его в нашу лабораторию, поэтому единственный способ, которым мы можем его изучить – это когда они делают что-то в небе, что мы можем наблюдать».
В этом случае, по словам профессора Манделл, что-то помешало нейтронной звезде «заметить, насколько она массивна». Одна из возможностей заключается в том, что звезда вращалась так быстро и с такими огромными магнитными полями, что ее коллапс был отложен – что-то вроде того, как вода остается внутри наклоненного ведра, если его вращать достаточно быстро.
«Это первое прямое наблюдение сверхмассивной вращающейся нейтронной звезды в природе», сказала профессор Манделл. «Я подозреваю, что мы найдем еще».
Неожиданные наблюдения сделаны с помощью орбитальной обсерватории NASA Neil Gehrels Swift, которая обнаружила первоначальный гамма-всплеск, исходящий из галактики на расстоянии около 10,6 млрд световых лет. Роботизированная обсерватория Ливерпульский телескоп, расположенная на Канарских островах, затем автоматически повернулась, чтобы увидеть последствия слияния. Эти наблюдения выявили контрольные признаки сильно намагниченной, быстро вращающейся нейтронной звезды.
Это говорит о том, что гамма-всплеск запустила сама нейтронная звезда, он случился не после ее гравитационного коллапса. До сих пор было трудно установить точную последовательность событий.
«Мы были рады поймать очень ранний оптический свет от этого короткого гамма-всплеска – то, что до сих пор практически невозможно сделать без использования роботизированного телескопа», рассказала профессор Манделл. «Наше открытие дает новую надежду на предстоящие исследования неба с помощью таких телескопов, как обсерватория Рубина LSST, с помощью которых мы сможем найти сигналы от сотен тысяч таких долгоживущих нейтронных звезд до того, как они коллапсируют и превращаются в черные дыры».
Стефано Ковино из Астрономической обсерватории Брера в Милане, не участвовавший в исследованиях, сказал: «Команда нашла доказательства существования метастабильной гипермассивной нейтронной звезды, что является действительно важным открытием».
Он отметил, что работа может дать новое понимание внутренней структуры нейтронных звезд, которые, как предполагается, имеют ядро из экзотической материи, хотя точная форма, которую она принимает, неизвестна.
