Необычный объект, который оказался массивнее самой тяжелой нейтронной звезды и легче самой легкой черной дыры, обнаружили астрономы. Его открытие поможет лучше понять оба типа объектов или даже открыть новый их класс, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Science.

Нейтронными звездами астрономы называют компактные объекты, которые рождаются на завершающем этапе эволюции обычных звезд, вспыхивающих, как сверхновые. В дальнейшем нейтронная звезда, оказавшись в составе тесной двойной системы, может аккрецировать на себя вещество соседней звезды, и при превышении определенной массы коллапсировать в черную дыру. Теоретические расчеты показывают, что это происходит при превышении нейтронной звездой массы в 2,2 масс Солнца.

С другой стороны, теоретические расчеты и наблюдения показывают, легчайшие черные дыры звездных масс не могут быть легче примерно 5 масс Солнца. Существование этого промежутка масс 2,2-5 масс Солнца давно привлекает внимание астрономов-наблюдателей и теоретиков, так как до сих пор окончательно не ясно, могут ли в этом промежутке масс существовать астрофизические объекты и какой природы.

Объект, обнаруженный международной группой ученых под руководством Бена Стапперса из Университета Манчестера, может пролить свет на эту загадку астрофизики и привести к открытию нового класса объектов. В поисках миллисекундных пульсаров с помощью радиотелескопа MeerKAT в ЮАР ученые исследовали шаровое звездное скопление NGC 1851, расположенное в 40 тыс. световых лет от нас Млечном пути в созвездии Голубя.

SARAO

Внутри скопления звезды расположены так плотно, что могут влиять друг на друга своей гравитацией, а иногда даже сталкиваться. В ходе обзора скопления астрономы обнаружили 13 пульсаров, в том числе PSR J0514−4002E с частотой радиопульсации 5,6 миллисекунд. Пульсар представляет собой быстро вращающуюся нейтронную звезду с магнитным полем, от которой на Землю приходит строго периодическое радиоизлучение, по которому можно восстановить период ее вращения.

В случае, если бы пульсар был изолированный, частота пульсации была бы строго постоянной. Однако, выявив слабое периодическое изменение частоты, ученые поняли, что сам пульсар вращается вокруг другого невидимого в оптическом диапазоне объекта, чрезвычайно плотного остатка сколлапсировавшей звезды, совершая полный оборот вокруг него за 7,44 суток. Но главное, по уходу частоты удалось примерно оценить массу этого невидимого объекта, которая оказалась в пределах того самого запрещенного промежутка масс.

«Он оказался тяжелее самого массивного измеренного пульсара J0740+6620 с массой 2,08 масс Солнца. И одновременно легче наблюдаемого минимума масс в галактических рентгеновских двойных системах, которая оценивается примерно в 5 масс Солнца», — говорится в исследовании.

По словам ученых, пока они не могут сказать, чем является загадочный объект — нейтронной звездой, черной дырой, или новым, неизученным типом звезд. «Если бы компаньон был массивной нейтронной звездой, он мог бы одновременно быть радиопульсаром. Мы поискали радиопульсации от компаньона, но ничего не обнаружили. Таким образом, мы не можем определить, является ли компаньон массивной нейтронной звездой или маломассивной черной дырой», — говорится в работе.

По словам ученых, они не оставят попыток понять природу объекта, так как эта система представляет собой уникальную лабораторию для изучения свойств материи, находящейся в наиболее экстремальных состояниях во вселенной. «Мы не закончили изучать эту систему. Открытие истинной природы компаньона станет поворотной точкой в понимании природы нейтронных звезд, черных дыр или чего-то другого, что может скрываться в этом промежутке масс», — считает соавтор работы Арунима Дутта.