Космическая «нейтронная пара» минимального веса теряет энергию в связи с генерацией гравитационных волн. Слияние нейтронных звезд произойдет в ближайшие 82 миллиона лет.
Астрономы обнаружили самую легкую из известных пар нейтронных звезд. Система получила обозначение PSR J1856−0039 и находится в настолько тесной связке, что полный оборот вокруг общего центра масс занимает всего 2,36 часа. При этом суммарная масса двух объектов составляет лишь около 2,49 массы Солнца (M⊙) — рекордно мало для подтвержденной двойной системы нейтронных звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Космический танец
PSR J1856−0039 был впервые обнаружен в мае 2020 года с помощью китайского радиотелескопа FAST. В течение следующих пяти лет ученые продолжали наблюдать за объектом: всего они провели 17 наблюдательных сессий и получили 253 измерения периодичности радиоимпульсов.
Один из компонентов системы — пульсар, то есть нейтронная звезда, которая вращается и испускает в космос пучки радиоволн. Изменения времени прихода этих импульсов позволили отслеживать движение пульсара по орбите.
Наблюдения выявили несколько релятивистских эффектов. Орбита постепенно сокращается, ее ближайшая к центру точка смещается, а время прихода импульсов демонстрирует эффект, известный как задержка Эйнштейна.
Особенно важно первое обстоятельство. Согласно общей теории относительности, вращающиеся друг вокруг друга массивные тела должны излучать гравитационные волны и постепенно терять энергию. В результате этого расстояние между ними уменьшается, а период обращения становится короче.
В случае PSR J1856−0039 наблюдаемое сокращение орбиты почти совпало с расчетом, выполненным в рамках общей теории относительности. Иными словами, Эйнштейн снова получил «космическую галочку» напротив своего прогноза.
Пульсар имеет массу около 1,304 M⊙, а общая масса системы составляет 2,48841 M⊙. Это самый низкий суммарный показатель среди известных двойных нейтронных звезд.
Через 82 млн лет космос сведет их окончательно
Исследователи полагают, что из-за утраты энергии пара продолжит сближаться. Примерно через 82 миллиона лет две нейтронные звезды должны объединиться.
Что именно останется после столкновения, пока неясно. По расчетам исследователей, итогом может стать массивная нейтронная звезда. Другой вариант — после замедления вращения образовавшийся объект не выдержит своей тяжести и превратится в черную дыру.
Необычно малый вес системы делает ее особенно интересной для изучения. Если слияние действительно завершится образованием нейтронной звезды, это даст ученым далекого будущего возможность лучше разобраться в свойствах сверхплотной материи внутри таких объектов.
Еще одной целью наблюдений является эффект Лензе — Тирринга, или увлечение пространства-времени вращающимся массивным телом. По словам исследователей, компактная орбита PSR J1856−0039 создает благоприятные условия для подтверждения этого эффекта.
Авторы нового исследования планируют продолжать наблюдения PSR J1856−0039, чтобы более точно измерить релятивистские эффекты и получить дополнительные данные о внутреннем устройстве нейтронных звезд.
Это будет трудная и долгая работа, рассчитанная, вероятно, как минимум на десять лет.
Фото: hi-tech.mail.ru