Nedavno je radioteleskop MeerKAT otkrio enigmatični objekt unutar Mliječnog puta, čija je masa veća od najtežih poznatih neutronskih zvijezda, a istovremeno manja od najmanjih crnih rupa. Ovaj neobičan objekt, koji kruži oko iznimno brzog milisekundnog pulsara, pronašli su stručnjaci s više institucija, među kojima su Sveučilište u Manchesteru i Max Planck Institut za radioastronomiju. Ovaj pulsar se nalazi u gusto naseljenom zvjezdanom skupu poznatom kao kuglasti skup, otprilike 40.000 svjetlosnih godina od Zemlje.
Preciznom analizom signalizacije milisekundnog pulsara, stručnjaci su utvrdili da se ovaj masivni objekt nalazi unutar područja koje nazivamo “jazom u masi crnih rupa” ili “black hole mass gap”. Ovo područje predstavlja raspon mase između najtežih neutronskih zvijezda i najlakših crnih rupa, gdje do sada nisu uočavani slični objekti. Ovo otkriće moglo bi biti prvo zabilježeno u slučaju binarnog sustava koji uključuje radio pulsar i crnu rupu, što bi otvorilo nove mogućnosti za testiranje Einsteinove teorije opće relativnosti i pružilo nove perspektive u proučavanju crnih rupa.
“Obje mogućnosti vezane za prirodu pratećeg objekta iznimno su uzbudljive. Binarni sustav pulsara i crne rupe postao bi ključan za testiranje teorija gravitacije, dok bi neuobičajeno masivna neutronska zvijezda pružila novi uvid u nuklearnu fiziku pri izuzetno visokim gustoćama,” izjavili su istraživači.
Neutronska zvijezda, koja predstavlja iznimno gustu ostatnu jezgru umrle zvijezde, može doživjeti kolaps ako akumulira previše mase, što se obično događa uslijed apsorpcije ili sudara s drugom zvijezdom. Postoji teorija da bi takve zvijezde nakon kolapsa mogle postati crne rupe – objekti s toliko snažnom gravitacijskom silom da čak ni svjetlost ne može pobjeći iz njihovog zagrljaja.
Neutronske zvijezde
Znanstvenici procjenjuju da neutronska zvijezda mora dosegnuti masu koja je najmanje 2,2 puta veća od mase Sunca kako bi došlo do njenog kolapsa. Na temelju teorijskih proračuna i promatranja, najmanje crne rupe nastale od takvih zvijezda imaju masu koja je značajno veća, približno pet puta veća od mase Sunca, što stvara specifičan raspon masa u kojem nismo uobičajeno nalazili astronomske objekte, a koji nazivamo ‘jazom u masi crnih rupa’.
Priroda objekata unutar ovog jaza u masi do sada je bila nepoznata, a njihovo detaljno proučavanje predstavljalo je velik izazov. Otkriće ovog novog objekta moglo bi pružiti ključne uvide za bolje razumijevanje ovih misterioznih nebeskih tijela.
Profesor Stappers izjavio je: “Sposobnost teleskopa MeerKAT da otkriva i istražuje ove objekte predstavlja značajan napredak. Ovo otkriće nas uvodi u nove mogućnosti koje će pružiti budući projekt Square Kilometre Array.”
Ovo otkriće dogodilo se tijekom promatranja kuglastog skupa zvijezda NGC 1851, smještenog u južnom zviježđu Golub.
Kuglasti skup NGC 1851 je dom starijim zvijezdama, puno gušće raspoređenih od onih u ostatku galaksije. U takvom okruženju, zvijezde su sklone interakcijama, što može remetiti njihove orbite, a u najekstremnijim slučajevima dovesti do sudara. Stručnjaci iz međunarodnog projekta TRAPUM (Transients and Pulsars with MeerKAT) vjeruju da je upravo sudar dviju neutronskih zvijezda doveo do stvaranja ovog masivnog objekta koji trenutno orbitira oko radio pulsara.
Mjerenje orbitalne kretnje
Tim je uspio detektirati slabe impulse jedne od zvijezda, identificirajući je kao radio pulsar – vrstu neutronskih zvijezda koje se brzo vrte i emitiraju radio valove u svemir, slično svjetionicima. Pulsar se vrti više od 170 puta u sekundi, pri čemu svaka rotacija generira ritmički impuls, poput otkucaja sata. Izuzetna redovitost ovih impulsa omogućila je precizno mjerenje njegovog orbitalnog kretanja.
“Zamislite to kao da smo postavili gotovo savršenu štopericu u orbitu oko zvijezde udaljene gotovo 40.000 svjetlosnih godina i da možemo izmjeriti te orbite s mikrosekundnom preciznošću,” objasnili su istraživači.
Precizno mjerenje vremena omogućilo je i točno određivanje položaja sustava, pokazujući da objekt koji orbitira oko pulsara nije obična zvijezda, već izuzetno gust ostatak zvijezde koja je doživjela kolaps. Promatranja su također pokazala da pratitelj ima masu koja je istovremeno veća od bilo koje poznate neutronske zvijezde, ali i manja od bilo koje poznate crne rupe, čime se jasno smješta unutar jaza u masi crnih rupa.
Iako tim ne može sa sigurnošću tvrditi da su otkrili ili najtežu poznatu neutronska zvijezdu, ili najlakšu poznatu crnu rupu, ili čak neku potpuno novu vrstu zvijezde, sigurno je da su otkrili jedinstveni laboratorij za proučavanje svojstava materije pod najekstremnijim uvjetima u svemiru. Arunima Dutta zaključuje: “Naš rad na ovom sustavu još uvijek nije gotov. Otkrivanje prave prirode pratitelja bit će prekretnica u našem razumijevanju neutronska zvijezda, crnih rupa i drugih neobičnih objekata koji bi se mogli nalaziti unutar jaza u masi crnih rupa.”
Rezultati istraživanja su objavljeni u časopisu Science.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
