Ponekad astronomi naiđu na objekte na nebu koje ne možemo lako da objasnimo. U našem novom istraživanju, objavljenom u časopisu Nauka, izveštavamo o takvom otkriću, koje će verovatno izazvati diskusiju i spekulacije.
Neutronske zvezde su neki od najgušćih objekata u svemiru. Kompaktni kao atomsko jezgro, a veliki kao grad, oni pomeraju granice našeg razumevanja ekstremne materije. Što je neutronska zvezda teža, veća je verovatnoća da će se na kraju srušiti i postati nešto još gušće: crna rupa.
Ovi astrofizički objekti su toliko gusti, a njihovo gravitaciono privlačenje toliko snažno, da su njihova jezgra – kakva god da su – trajno zastrta od svemira horizontima događaja: površinama savršene tame iz kojih svetlost ne može da pobegne.
Ako želimo da ikada razumemo fiziku na prelaznoj tački između neutronskih zvezda i crnih rupa, moramo pronaći objekte na ovoj granici. Konkretno, moramo pronaći objekte za koje možemo vršiti precizna merenja tokom dužeg vremenskog perioda. I to je upravo ono što smo pronašli — objekat koji očigledno nije ni neutronska zvezda ni crna rupa.
Gledajući duboko u zvezdano jato NGC 1851, primetili smo nešto što izgleda kao par zvezda koje nude novi pogled na ekstreme materije u univerzumu. Sistem se sastoji od milisekundnog pulsara, vrste neutronske zvezde koja se brzo okreće koja širi snopove radio svetlosti kroz kosmos dok se okreće, i masivnog, skrivenog objekta nepoznate prirode.
Masivni objekat je taman, što znači da je nevidljiv na svim frekvencijama svetlosti – od radija do optičkog, rendgenskog i gama-zraka. U drugim okolnostima to bi onemogućavalo proučavanje, ali tu nam u pomoć stiže milisekundni pulsar.
Milisekundni pulsari su slični kosmičkim atomskim satovima. Njihovi obrtaji su neverovatno stabilni i mogu se precizno izmeriti otkrivanjem redovnog radio impulsa koji stvaraju. Iako je suštinski stabilan, posmatrani spin se menja kada je pulsar u pokretu ili kada na njegov signal utiče jako gravitaciono polje. Posmatranjem ovih promena možemo meriti svojstva tela u orbitama pomoću pulsara.
Naš međunarodni tim astronoma koristi radio-teleskop MeerKAT u Južnoj Africi da sprovede takva posmatranja sistema, koji se naziva NGC 1851E.
Ovo nam je omogućilo da precizno odredimo orbite dva objekta, pokazujući da se njihova tačka najbližeg približavanja menja tokom vremena. Takve promene su opisane Ajnštajnovom teorijom relativnosti i brzina promene nam govori o kombinovanoj masi tela u sistemu.
Naša zapažanja su otkrila da je sistem NGC 1851E težak skoro četiri puta više od našeg Sunca i da je tamni pratilac bio, poput pulsara, kompaktan objekat – mnogo gušći od normalne zvezde. Najmasovnije neutronske zvezde teže oko dve solarne mase, tako da ako je ovo sistem dvostrukih neutronskih zvezda (sistemi koji su dobro poznati i proučavani) onda bi morao da sadrži dve najteže neutronske zvezde ikada pronađene.
Da bismo otkrili prirodu pratioca, morali bismo da razumemo kako je masa u sistemu raspoređena između zvezda. Ponovo koristeći Ajnštajnovu opštu relativnost, mogli bismo da modelujemo sistem do detalja, pronalazeći da masa pratioca leži između 2,09 i 2,71 puta veća od mase Sunca.
Masa pratioca spada u „maseni jaz crne rupe“ koji se nalazi između najtežih mogućih neutronskih zvezda, za koje se smatra da imaju oko 2,2 solarne mase, i najlakših crnih rupa koje se mogu formirati od kolapsa zvezda, oko 5 solarnih masa. Priroda i formiranje objekata u ovom procepu je izuzetno pitanje u astrofizici.
Dakle, šta smo tačno pronašli?
Primamljiva mogućnost je da smo otkrili pulsar u orbiti oko ostataka spajanja (sudara) dve neutronske zvezde. Ovakvu neobičnu konfiguraciju omogućava gusto pakovanje zvezda u NGC 1851.
Na ovom prepunom zvezdanom plesnom podiju, zvezde će se okretati jedna oko druge, menjajući partnere u beskrajnom valceru. Ako dve neutronske zvezde budu bačene preblizu jedna drugoj, njihov ples će doći do kataklizmičkog kraja.
Crna rupa nastala njihovim sudarom, koja može biti mnogo lakša od onih stvorenih od zvezda u kolapsu, onda je slobodna da luta jatom sve dok ne pronađe još jedan par plesača u valceru i, prilično grubo, ubaci se – izbacivši lakšeg partnera u procesu. Upravo ovaj mehanizam sukoba i razmena mogao bi dovesti do sistema koji danas posmatramo.
Još nismo završili sa ovim sistemom. Rad je već u toku na konačnoj identifikaciji prave prirode saputnika i otkrivanju da li smo otkrili najlakšu crnu rupu ili najmasovniju neutronsku zvezdu – ili možda ni jedno ni drugo.
Na granici između neutronskih zvezda i crnih rupa uvek postoji mogućnost da postoji neki novi, još nepoznati, astrofizički objekat.
Mnogo spekulacija će sigurno pratiti ovo otkriće, ali ono što je već jasno jeste da ovaj sistem ima ogromno obećanje kada je u pitanju razumevanje šta se zaista dešava sa materijom u najekstremnijim okruženjima u univerzumu.
