Мертвая звезда на расстоянии 27 400 световых лет от нас, похоже, устраивает одну из самых грандиозных звездных дискотек, которые мы когда-либо видели. Новое исследование группы ученых опубликовано в The Astrophysical Journal.
В двойной системе 4U 1820-30 нейтронная звезда вращается вокруг своей центральной оси так быстро, что совершает захватывающие 716 оборотов в секунду. Звезд, вращающихся быстрее, обнаружено не было, и только знаменитый пульсар PSR J1748-2446ad был обнаружен вращающимся с такой скоростью.
По словам группы ученых под руководством астрофизика Гауравы Джайсавала из Технического университета Дании, это открытие подтверждает текущий теоретический верхний предел скорости вращения нейтронных звезд, который, как считается, составляет около 730 оборотов в секунду.
«Мы изучали термоядерные взрывы в этой системе, а затем обнаружили замечательные колебания», — говорит Джайсавал. «Если будущие наблюдения подтвердят это, нейтронная звезда 4U 1820-30 станет одним из самых быстровращающихся объектов, когда-либо наблюдавшихся во Вселенной».
Нейтронные звезды — один из последних эволюционных этапов жизни массивной звезды.
Как только у звезды, масса которой составляет от 8 до 30 масс Солнца, заканчиваются атомы, в ее ядре может произойти слияние; происходит взрыв (или нет), и внешняя часть звезды выбрасывается в виде взрыва сверхновой, в то время как ядро, больше не поддерживаемое внешним давлением, создаваемым в результате слияния, разрушается под действием гравитации.
Это сколлапсировавшее ядро — нейтронная звезда, объект, масса которого составляет от 1,1 до 2,3 массы Солнца, упакованный в крошечную сферу диаметром всего 20 километров. «Плотный» — это еще не все. Материя внутри этих вещей может быть странной — как и их поведение.
У нас есть разные названия для классификации этого поведения. Магнетар — это нейтронная звезда с безумно мощной магнитной сферой. А пульсар — это нейтронная звезда, вращающаяся невероятно быстро, испускающая пучки радиоволн из своих полюсов, так что они кажутся «пульсирующими» в космосе, как космический маяк.
Мы знаем о существовании 4U 1820-30 по крайней мере с 1980-х годов. Это двойная звездная система в созвездии Стрельца, включающая нейтронную звезду и белый карлик, на очень тесной орбите с периодом всего 11,4 минуты.
Близость двух звезд означает, что нейтронная звезда находится достаточно близко, чтобы поглотить своего спутника, лишив его материала, который затем накапливается на поверхности нейтронной звезды.
Это скопление массы становится плотнее и горячее по мере накопления, пока в конце концов звезда не выбросит его в термоядерном взрыве.
Именно эти взрывы Джайсавал и его коллеги пытались изучить с помощью рентгеновского телескопа NASA Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), установленного на борту Международной космической станции.
«Во время этих вспышек нейтронная звезда становится в 100 000 раз ярче Солнца, выделяя огромное количество энергии», — говорит астрофизик Жером Шеневез из Технического университета Дании. «Таким образом, мы имеем дело с весьма экстремальными событиями, и, изучая их, мы получаем новое представление о существующих жизненных циклах двойных звездных систем и образовании элементов во Вселенной».
Команда зарегистрировала 15 таких термоядерных взрывов в период с 2017 по 2022 год. Но когда они проанализировали данные, то обнаружили нечто странное. Один из взрывов имел странную сигнатуру, колебание с частотой 716 Герц. Казалось, что звезда вращалась во время извержения — что, как определили исследователи, скорее всего, и было правдой.
Это может означать, что нейтронная звезда 4U 1820-30 является рентгеновским пульсаром с периодом 716 оборотов в минуту, работающим на термоядерных взрывах. Поскольку PSR J1748-2446ad является радиопульсаром, это делает 4U 1820-30 самым быстрым из известных ядерных пульсаров.
Для проверки этого открытия потребуются дополнительные наблюдения. Однако, если результаты подтвердятся, они дадут нам новый инструмент для изучения нейтронных звезд и пределов, которых они могут достичь, прежде чем самоуничтожатся.
