Astronomët raportojnë zbulimin e një objekti të largët që kundërshton shpjegimin

 

Ekipi ndërkombëtar i astronomëve përshkruan zbulimin e tyre intrigues dhe eksploron se çfarë mund të jetë.Ndonjëherë astronomët hasin objekte në qiell që ne nuk mund t’i shpjegojmë lehtë. Në kërkimin tonë të ri, të publikuar në Science, ne raportojmë një zbulim të tillë, i cili ka të ngjarë të ndezë diskutime dhe spekulime.

Yjet neutron janë disa nga objektet më të dendura në univers. Aq kompakte sa një bërthamë atomike, por aq e madhe sa një qytet, ato i shtyjnë kufijtë e të kuptuarit tonë të materies ekstreme. Sa më i rëndë të jetë një yll neutron, aq më shumë ka të ngjarë që përfundimisht të shembet për t’u bërë diçka edhe më e dendur: një vrimë e zezë.

Këto objekte astrofizike janë aq të dendura dhe tërheqjet e tyre gravitacionale aq të forta, saqë bërthamat e tyre – çfarëdo qofshin ato – janë të mbuluara përgjithmonë nga universi nga horizontet e ngjarjeve: sipërfaqet e errësirës së përsosur nga e cila drita nuk mund të shpëtojë.

Nëse do të kuptojmë ndonjëherë fizikën në pikën e kthesës midis yjeve neutron dhe vrimave të zeza, ne duhet të gjejmë objekte në këtë kufi. Në veçanti, ne duhet të gjejmë objekte për të cilat mund të bëjmë matje të sakta për periudha të gjata kohore. Dhe kjo është pikërisht ajo që kemi gjetur – një objekt që nuk është padyshim një yll neutron dhe as një vrimë e zezë.

Ishte kur shikonim thellë në grupin yjor NGC 1851 që ne vumë re atë që duket të jetë një palë yje që ofronin një pamje të re në skajet e materies në univers. Sistemi është i përbërë nga një pulsar milisekonda, një lloj ylli neutron që rrotullohet me shpejtësi që fshin rrezet e dritës së radios në të gjithë kozmosin ndërsa rrotullohet, dhe një objekt masiv, i fshehur me natyrë të panjohur.

Objekti masiv është i errët, që do të thotë se është i padukshëm në të gjitha frekuencat e dritës – nga radio në brezat optike, rrezet x dhe rrezet gama. Në rrethana të tjera kjo do ta bënte të pamundur studimin, por pikërisht këtu na vjen në ndihmë pulsari milisekonda.

Pulsarët milisekonda janë të ngjashëm me orët atomike kozmike. Rrotullimet e tyre janë tepër të qëndrueshme dhe mund të maten saktësisht duke zbuluar pulsin e rregullt të radios që ata krijojnë. Edhe pse në thelb i qëndrueshëm, rrotullimi i vëzhguar ndryshon kur pulsari është në lëvizje ose kur sinjali i tij ndikohet nga një fushë e fortë gravitacionale. Duke vëzhguar këto ndryshime ne mund të matim vetitë e trupave në orbita me pulsarët.

Ekipi ynë ndërkombëtar i astronomëve ka përdorur teleskopin radio MeerKAT në Afrikën e Jugut për të kryer vëzhgime të tilla të sistemit, të referuar si NGC 1851E.

Këto na lejuan të detajojmë me saktësi orbitat e dy objekteve, duke treguar se pika e tyre e afrimit më të afërt ndryshon me kalimin e kohës. Ndryshime të tilla përshkruhen nga teoria e relativitetit të Ajnshtajnit dhe shpejtësia e një ndryshimi na tregon për masën e kombinuar të trupave në sistem.

Vëzhgimet tona zbuluan se sistemi NGC 1851E peshon pothuajse katër herë më shumë se Dielli ynë dhe se shoku i errët ishte, si pulsari, një objekt kompakt – shumë më i dendur se një yll normal. Yjet më masivë neutron peshojnë rreth dy masa diellore, kështu që nëse ky do të ishte një sistem yjor i dyfishtë neutron (sisteme që janë të njohura dhe të studiuara mirë), atëherë do të duhej të përmbante dy nga yjet më të rëndë neutron të gjetur ndonjëherë.

Për të zbuluar natyrën e shoqëruesit, do të na duhej të kuptonim se si masa në sistem u shpërnda midis yjeve. Përsëri duke përdorur relativitetin e përgjithshëm të Ajnshtajnit, ne mund të modelojmë sistemin në detaje, duke gjetur se masa e shoqëruesit shtrihet midis 2.09 dhe 2.71 herë më shumë se masa e Diellit.

Masa e shoqëruesit bie brenda “hendekut të masës së vrimës së zezë” që shtrihet midis yjeve neutron më të rëndë të mundshëm, që mendohet të jetë rreth 2.2 masa diellore, dhe vrimave të zeza më të lehta që mund të formohen nga kolapsi yjor, rreth 5 masa diellore. Natyra dhe formimi i objekteve në këtë hendek është një çështje e pazgjidhur në astrofizikë.

Kandidatët e mundshëm

Pra, çfarë kemi gjetur saktësisht atëherë?

Një mundësi joshëse është që ne kemi zbuluar një pulsar në orbitë rreth mbetjeve të një bashkimi (përplasjeje) të dy yjeve neutron. Një konfigurim kaq i pazakontë është bërë i mundur nga grumbullimi i dendur i yjeve në NGC 1851.

Në këtë pistë kërcimi yjor të mbushur me njerëz, yjet do të rrotullohen rreth njëri-tjetrit, duke shkëmbyer partnerë në një vals të pafund. Nëse ndodh që dy yje neutron të hidhen shumë afër njëri-tjetrit, kërcimi i tyre do të marrë një fund kataklizmik.

Vrima e zezë e krijuar nga përplasja e tyre, e cila mund të jetë shumë më e lehtë se ato të krijuara nga yjet në rënie, është më pas e lirë të endet nëpër grup derisa të gjejë një palë tjetër kërcimtarësh në vals dhe, në mënyrë të vrazhdë, të futet në vetvete – duke nxjerrë jashtë partnerin më të lehtë. në proces. Është ky mekanizëm i përplasjeve dhe shkëmbimeve që mund të krijojë sistemin që vëzhgojmë sot.

Nuk kemi mbaruar ende me këtë sistem. Puna tashmë është duke vazhduar për të identifikuar përfundimisht natyrën e vërtetë të shoqëruesit dhe për të zbuluar nëse kemi zbuluar vrimën e zezë më të lehtë ose yllin neutron më masiv – ose ndoshta asnjërën.

Në kufirin midis yjeve neutron dhe vrimave të zeza ekziston gjithmonë mundësia që të ekzistojë ndonjë objekt i ri, ende i panjohur, astrofizik.

Shumë spekulime do të pasojnë me siguri këtë zbulim, por ajo që tashmë është e qartë është se ky sistem ka një premtim të jashtëzakonshëm kur bëhet fjalë për të kuptuar se çfarë ndodh me të vërtetë me materien në mjediset më ekstreme në univers.