Нові спостереження дозволили оцінити розміри нейтронної зірки масою 1,4 сонячної всього в 26 кілометрів – схоже, її щільності недостатньо, щоб речовина в ядрі перетворювалося в «кваркову матерію».
В кінці життя масивні зірки колапсують під власною вагою, спалахуючи надновими. На їх місці утворюється чорна діра, а якщо розмірів зірки для цього недостатньо, залишається нейтронна зірка. Такі об’єкти мають виняткову щільність: маса Сонця і навіть більше може бути стиснута до розмірів великого міста, пари десятків кілометрів.
Вважається, що нейтронні зірки мають певну структуру. Зовні їх оточує слабка воднево-гелієва атмосфера, потім починається кора. Далі тиск наростає аж до ядра, де навіть атоми руйнуються, електрони і протони зливаються, утворюючи «суп» з виродженої нейтронної матерії величезної щільності. Стан внутрішнього ядра, що знаходиться в самому центрі такої зірки, невідомий. Можливо, тут не зберігаються і нейтрони, розвалився на окремі складові і перетворюючись у кваркову плазму.
Найбільш очевидний спосіб з’ясувати це – точно виміряти маси й діаметри різних нейтронних зірок, щоб обчислити щільність і перевірити, чи «виживуть» нейтрони при таких умовах. Нещодавно такі спостереження вчені провели для зірки PSR J0740 + 6620 (J0740), розташованої в сузір’ї Жирафа, в 3600 світлових роках від нас. Про них астрономи доповіли на зустрічі Американського фізичного товариства, що пройшла онлайн. Статті готуються до публікації, а поки про роботу повідомляється в прес-релізі, поширеному NASA.
Маса J0740 оцінюється в 2,1 маси Сонця, а щоб з’ясувати її діаметр, автори використовували рентгенівський телескоп NICER, що працює на борту МКС. Ця зірка швидко обертається, роблячи майже 350 оборотів в секунду, викидаючи вузькі потоки випромінювання зі своїх магнітних полюсів. Кожен раз, коли ці промені виявляються спрямовані на нас, J0740 спалахує – як яскравий пульсар.
© NASA’s Goddard Space Flight Center
Крім того, величезна гравітація нейтронної зірки здатна сильно спотворювати траєкторії фотонів, так що частина світла з протилежного боку може досягати нас, огинаючи її поверхню. Через це вона здатна виглядати більше своїх реальних розмірів, а випромінюючі ділянки ніколи не йдуть з видимості, лише змінюючи видиму яскравість. NICER дозволив виміряти такі коливання з роздільною здатністю більше 100 наносекунд.
Виходячи із зібраних даних, дві незалежні команди астрофізиків з Нідерландів і США підрахували діаметр J0740 (1, 2). Вони дали оцінки у 24,8 і 27,4 кілометра відповідно, хоча ці цифри лежать в межах розкиду, допустимого в обох розрахунках. У будь-якому випадку ця нейтронна зірка виявляється далеко не такою щільною, як можна було припустити. А значить, внутрішнє ядро її навряд чи стисло досить сильно для того, щоб перетворитися в чисту кваркову матерію.
Мабуть, воно зберігає складнішу структуру: можливо, речовина в цьому випадку включає суміш окремих нейтронів, протонів і кварків. Втім, розрахунки ще належить провести на основі нових даних про розміри J0740.
Цікава ще одна знахідка, зроблена вченими. Вважається, що, оскільки випромінюючі ділянки розташовані на різних полюсах нейтронної зірки, промені від них повинні орієнтуватися в протилежних напрямках. Однак NICER показав, що вони знаходяться на одній півкулі і промені розходяться під кутом. Вчені вважають, що так проявляють себе неймовірно потужні магнітні поля J0740.
Натхнення: naked-science.ru