Nešto je čudno na periferiji Mlečnog puta.
U jatu zvezda koje preleću spoljne krajeve galaksije, astronomi su identifikovali nešto veoma malo i veoma gusto, zaključano u orbitalnom plesu sa milisekundnim pulsarom. Postoje, kažu, samo dve stvari koje bi misteriozni objekat mogao biti – neutronska zvezda ili crna rupa – ali bilo koja od tih stvari bi bila uzbudljivo otkriće.
Ako je neutronska zvezda, mogla bi biti najteža te vrste koju smo ikada videli. Ako je crna rupa, najlakša je te vrste.
Sa ekvivalentom mase između 2,09 i 2,71 Sunca, nalazi se na donjem kraju pustinje kompaktnog objekta poznatog kao donji maseni jaz – pustinje između 2,2 i 5 solarnih masa u kojoj je veoma malo neutronskih zvezda ili crnih rupa ikada otkriveno.
„I jedna i druga mogućnost za prirodu saputnika je uzbudljiva“, kaže astrofizičar Ben Stapers sa Univerziteta u Mančesteru. „Sistem pulsara i crne rupe biće važna meta za testiranje teorija gravitacije, a teška neutronska zvezda će pružiti nove uvide u nuklearnu fiziku pri veoma visokim gustinama.
Neutronske zvezde i crne rupe su veoma blisko povezane. Oboje su super gusti objekti koji nastaju usled gravitacionog kolapsa jezgra masivne zvezde kada ona umre.
Razlika je u masi. Neutronska zvezda može biti do oko 2,3 puta veća od mase Sunca. Sprečava ga da se potpuno sruši nečim što se zove pritisak degeneracije, pri čemu više čestica slične kvantne prirode ne mogu zauzeti isto stanje, uključujući fizički prostor.
Ali čestice unutar neutronske zvezde su zbijene koliko god mogu; zvezda je analogna jednom velikom atomskom jezgru.
Međutim, dodajte još mase, pa čak ni pritisak degeneracije ne može sprečiti dalji kolaps. Dakle, masivnija jezgra bi se, barem teoretski, trebala potpuno srušiti u crne rupe.
Međutim, uprkos gornjoj granici mase neutronske zvezde koja se nalazi na oko 2,3 Sunca, vrlo, vrlo malo crnih rupa je otkriveno ispod 5 solarnih masa. Neopaženo merenje između brojeva je manji maseni jaz.
Predvođeni astrofizičarima Evanom Barrom i Arunimom Dutta sa Instituta Maks Plank za radio astronomiju, međunarodni tim istraživača otkrio je objekat proučavajući čudan pulsar od milisekunde nazvan PSR J0514-4002E, koji se nalazi u jatu zvezda pod nazivom NGC 185000 oko 54, godine iz galaktičkog centra .
Radio podaci prikupljeni od strane MEERKat niza u Južnoj Africi otkrili su prisustvo nevidljivog binarnog pratioca na 7,44-dnevnoj orbiti sa pulsarom; istraživači su želeli da saznaju šta je to bio objekat.
Milisekundni pulsari, vidite, su neutronske zvezde koje se vrte izuzetno brzo. Dok se okreću, emituju radio talase u tačno određenim vremenskim intervalima. PSR J0514-4002E se okreće 170 puta u sekundi, pulsirajući poput zvuka statičkog elektriciteta. Pošto je njegovo vreme tako precizno, astronomi mogu da traže male, sitne varijacije u impulsima i koriste te informacije za izračunavanje karakteristika pulsara, kao i njegove udaljenosti i svih binarnih pratilaca.
„Zamislite to kao da možete da ispustite skoro savršenu štopericu u orbitu oko zvezde udaljene skoro 40.000 svetlosnih godina, a zatim možete da merite te orbite sa preciznošću od mikrosekunde“, kaže Bar.
Sa ovim podacima o vremenu pulsara, istraživači su mogli da izračunaju rastojanje do PSR J0514-4002E, masu pulsara i masu sistema u celini. Oduzimanjem mase pulsara, mogli su da odrede masu misterioznoga objekta.
Objekat je previše zatamnjen da bi bio zvezda glavne sekvence i previše masivan da bi bio beli patuljak (to je kompaktni objekat lakši od neutronskih zvezda, na skali mrtvih zvezda). To ostavlja samo dve mogućnosti: neutronska zvezda ili crna rupa.
U ovoj fazi je nemoguće reći koja je to, ali istraživači veruju da je to proizvod prethodnog spajanja dve neutronske zvezde. Pre nekoliko godina, sličan sudar otkriven korišćenjem gravitacionih talasa rezultirao je objektom solarne mase 2,6. Sa gornjom granicom od 2,76 solarnih masa, ovo najnovije otkriće ima šanse da bude veća neutronska zvezda. Ako nijedno nije, u stvari, crna rupa.
Sada kada je pronađen, istraživači su rešeni da razotkriju njegov identitet.
„Još nismo završili sa ovim sistemom“, kaže Dutta. „Otkrivanje prave prirode pratioca biće prekretnica u našem razumevanju neutronskih zvezda, crnih rupa i bilo čega drugog koji bi mogao da vreba u masenom jazu crne rupe.
Otkriće je objavljeno u časopisu Science.
