Un pulsar de tip „văduva neagră”, cea mai masivă stea neutronică descoperită până acum

Una dintre cele mai extreme stele din Calea Lactee tocmai a devenit și mai ciudată. Oamenii de știință au măsurat masa unei stele neutronice numită PSR J0952-0607 și au descoperit că este cea mai masivă stea neutronică descoperită până acum, având o masă de 2,35 ori mai mare decât cea a Soarelui.

Dacă este adevărat, acest lucru este foarte aproape de limita superioară teoretică de masă de aproximativ 2,3 mase solare pentru stelele neutronice, reprezentând un laborator excelent pentru studierea acestor stele ultra-dense aflate în ceea ce credem că este în pragul colapsului, în speranța de a înțelege mai bine starea cuantică ciudată a materiei din care sunt alcătuite.

,,Știm în linii mari cum se comportă materia la densități nucleare, cum ar fi în nucleul unui atom de uraniu”, a declarat astrofizicianul Alex Filippenko de la Universitatea din California, Berkeley.

Cea mai masivă stea neutronică din Univers

,,O stea neutronică este ca un nucleu gigantic, dar atunci când ai o masă solară și jumătate din această materie, ceea ce înseamnă aproximativ 500.000 de mase terestre de nuclee care se agață toate împreună, nu este deloc clar cum se vor comporta”.

Stelele neutronice sunt nucleele prăbușite ale unor stele masive care aveau o masă între 8 și 30 de ori mai mare decât cea a Soarelui, înainte de a se transforma în supernove și de a-și expulza cea mai mare parte a masei în spațiu.

Aceste nuclee, care tind să aibă o masă de aproximativ 1,5 ori mai mare decât cea a Soarelui, sunt printre cele mai dense obiecte din Univers. Singurul lucru mai dens este o gaură neagră.

Masa lor este împachetată într-o sferă cu un diametru de doar 20 de kilometri. La această densitate, protonii și electronii se pot combina în neutroni.

Al doilea cel mai rapid pulsar din Calea Lactee

Singurul lucru care împiedică această minge de neutroni să se prăbușească într-o gaură neagră este forța de care ar fi nevoie pentru ca aceștia să ocupe aceleași stări cuantice, descrisă drept presiune de degenerare.

Într-un fel, acest lucru înseamnă că stelele neutronice se comportă ca niște nuclee atomice masive. Dar ce se întâmplă la acest punct este greu de spus.

PSR J0952-0607 era deja una dintre cele mai interesante stele neutronice din Calea Lactee. Este ceea ce se numește un pulsar – o stea neutronică care se rotește foarte repede, cu jeturi de radiații emise de la poli. Pe măsură ce steaua se rotește, acești poli trec pe lângă observator în maniera unui far cosmic, astfel încât steaua pare să pulseze.

Aceste stele pot fi extrem de rapide, rata lor de rotație fiind de ordinul milisecundei. PSR J0952-0607 este al doilea cel mai rapid pulsar din Calea Lactee, rotindu-se de 707 ori pe secundă, o cifră uluitoare. Cel mai rapid este doar puțin mai rapid, cu o rată de rotație de 716 ori pe secundă.

Un indiciu important despre stelele neutronice

Este, de asemenea, ceea ce se numește un pulsar ,,văduva neagră”. Steaua se află pe o orbită apropiată cu un companion binar – atât de aproape încât câmpul său gravitațional imens atrage material de la steaua companion. Acest material formează un disc de acreție care se învârte în jurul stelei neutronice și se alimentează cu el, la fel ca apa care se învârte în jurul unui canal de scurgere.

O echipă condusă de astrofizicianul Roger Romani de la Universitatea Stanford a vrut să înțeleagă mai bine cum se încadrează PSR J0952-0607 în cronologia acestui proces. Steaua binară companion este minusculă, mai puțin de 10% din masa Soarelui. Echipa de cercetători a realizat studii atente ale sistemului și ale orbitei sale și a folosit aceste informații pentru a obține o nouă măsurătoare precisă pentru pulsar.

Calculele lor au dus la un rezultat de 2,35 ori masa Soarelui, cu 0,17 mase solare în plus sau în minus. Presupunând o masă standard de pornire a stelei neutronice de aproximativ 1,4 ori masa Soarelui, aceasta înseamnă că PSR J0952-0607 a absorbit o cantitate de materie echivalentă cu cea a unui întreg Soare de la companionul său binar. Potrivit echipei, aceasta este o informație foarte importantă despre stelele neutronice.

Însoțitorul lui J0952-0607 aproape că a dispărut

,,O masă ridicată pentru stelele neutronice sugerează că este vorba de un amestec de nuclee. Acest lucru exclude multe stări ale materiei, în special cele cu o compoziție interioară exotică.”

Binarul arată, de asemenea, un mecanism prin care pulsarii izolați, fără companioni binari, pot avea rate de rotație de milisecunde. Însoțitorul lui J0952-0607 aproape că a dispărut. Odată ce va fi devorat în întregime, pulsarul își va păstra viteza de rotație rapidă pentru o perioadă destul de lungă de timp. Și va fi singur, la fel ca toți ceilalți pulsari de milisecunde izolați, scrie ScienceAlert.

,,Pe măsură ce steaua însoțitoare evoluează și începe să devină o gigantă roșie, materialul se revarsă în steaua neutronică, iar acest lucru face ca steaua neutronică să se învârtă. Prin rotire, aceasta devine incredibil de energizată, iar un vânt de particule începe să iasă din steaua neutronică. Acest vânt lovește apoi steaua și începe să elimine material, iar în timp, masa ei scade până la cea a unei planete, iar dacă trece și mai mult timp, aceasta dispare cu totul”, explică echipa.

,,Așadar, acesta este modul în care s-ar putea forma pulsarii solitari de milisecunde. La început nu erau singuri – trebuiau să fie într-o pereche binară – dar treptat s-au evaporat companionii lor, iar acum sunt solitari”.

Cercetarea a fost publicată în The Astrophysical Journal Letters.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Astronomii au descoperit cel mai puternic pulsar existent într-o galaxie îndepărtată

Un pulsar de tip „văduvă neagră”, descoperit de astronomi. Ce secrete ascunde?

Astronomii au detectat cel mai strălucitor pulsar din afara Căii Lactee

Măsurătorile accelerării unui pulsar dezvăluie partea întunecată a Căii Lactee