Астрономите са определили най-тежката неутронна звезда, известна до момента, тежаща 2,35 слънчеви маси, твърди скорошна статия, публикувана в Astrophysical Journal Letters. Как е станала толкова голяма? Най-вероятно чрез поглъщане на звезда спътник - небесният еквивалент на паяк черна вдовица, поглъщащ своя партньор. Изследването помага да се установи горна граница за това колко големи могат да станат неутронните звезди, с последици за нашето разбиране на квантовото състояние на материята в техните ядра.

Неутронните звезди са останки от свръхнови. С изключение на черните дупки, ядрата на неутронните звезди са най-плътните известни обекти във Вселената и тъй като са скрити зад хоризонта на събитията, те са трудни за изучаване.

„Знаем приблизително как се държи материята при ядрени плътности, като в ядрото на уранов атом“, казва Алекс Филипенко, астроном от Калифорнийския университет в Бъркли и съавтор на новата статия. „Неутронната звезда е като едно гигантско ядро, но когато имате 1,5 слънчеви маси от това нещо, което е около 500 000 земни маси от ядра, всички прилепнали заедно, изобщо не е ясно как ще се държат.“

Неутронната звезда, представена в тази последна статия, е пулсар PSR J0952-0607 или накратко J0952, разположен в съзвездието Sextans между 3200 и 5700 светлинни години от Земята. Неутронните звезди се раждат въртящи се и въртящото се магнитно поле излъчва лъчи светлина под формата на радиовълни, рентгенови лъчи или гама лъчи. Астрономите могат да забележат пулсари, когато техните лъчи преминават през Земята. J0952 беше открит през 2017 г. благодарение на радиотелескопа LOFAR (Low-Frequency Array), следвайки данните за мистериозни източници на гама лъчи, събрани от космическия телескоп Fermi Gamma-ray на NASA.

Средният пулсар се върти с приблизително едно завъртане в секунда или 60 в минута, но J0952 се върти с колосалните 42 000 оборота в минута, което го прави вторият най-бърз известен пулсар досега. Текущата предпочитана хипотеза е, че тези видове пулсари някога са били част от двойни системи, като постепенно са премахвали звездите си спътници, докато последните се изпарят. Ето защо, такива звезди са известни като пулсари тип черната вдовица.

Този процес би обяснил как J0952 е станал толкова тежък. Такива системи са благодат за учени като Филипенко и неговите колеги, които искат да претеглят прецизно неутронните звезди. Номерът е да се намерят двойни системи от неутронни звезди, в които придружаващата звезда е малка, но не твърде малка, за да бъде открита. От дузината пулсари черни вдовици, които екипът е изследвал през годините, само шест отговарят на тези критерии.

Придружаващата звезда на J0952 е 20 пъти по-голяма от масата на Юпитер и е заключена в орбита с пулсара. Следователно страната, обърната към J0952, е доста гореща, достигайки температури от 6 200 Келвина, което я прави достатъчно ярка, за да бъде забелязана с голям телескоп.

Филипенко и екипът му прекарват последните четири години, правейки шест наблюдения на J0952 с 10-метровия телескоп Keck в Хавай, за да хванат звездата-компаньон в определени точки в нейната 6,4-часова орбита около пулсара. След това те сравняват получените спектри със спектрите на подобни на Слънцето звезди, за да определят орбиталната скорост. Това от своя страна им позволи да изчислят масата на пулсара.

Намирането на още повече такива системи би помогнало да се поставят допълнителни ограничения върху горната граница на това колко големи могат да станат неутронните звезди, преди да се срутят в черни дупки, както и да се разсеят конкуриращите се теории за природата на супата от кварки в техните ядра.

„Можем да продължим да търсим черни вдовици и подобни неутронни звезди, които се движат още по-близо до ръба на черната дупка“, казва Филипенко. „Но ако не открием такива, това засилва аргумента, че 2,3 слънчеви маси е истинската граница, отвъд която те се превръщат в черни дупки."