Astrofysica in crisis? De ontdekking van een UFO kan alles veranderen

Astronomen hebben een hemellichaam ontdekt dat classificatie tart, en misschien een nieuw type kosmische entiteit onthult die zich op de rand van de bekende natuurkunde bevindt.

Soms komen astronomen objecten in de lucht tegen die we niet gemakkelijk kunnen verklaren. In ons nieuwe onderzoek gepubliceerd in Wetenschappenrapporteren wij een dergelijke ontdekking, die waarschijnlijk tot discussie en speculatie zal leiden.

Neutronensterren behoren tot de dichtste objecten in het heelal. Compact als de kern van een atoom, maar zo groot als een stad, overstijgt het de grenzen van ons begrip van de ultieme materie. Hoe zwaarder een neutronenster is, hoe waarschijnlijker het is dat hij uiteindelijk zal instorten tot iets dichters: een zwart gat.

Een artistieke weergave van het systeem, ervan uitgaande dat de massieve begeleidende ster een zwart gat is. De helderste achtergrondster is zijn omringende metgezel, de radiopulsar PSR J0514-4002E. De twee sterren bevinden zich op een afstand van 8 miljoen kilometer van elkaar en draaien elke zeven dagen om elkaar heen. Credit: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Rand van begrip: neutronensterren en zwarte gaten

Deze astrofysische objecten zijn zo compact en hun zwaartekracht zo sterk dat hun kernen – wat ze ook mogen zijn – permanent door het universum worden bedekt door waarnemingshorizon: oppervlakken van volledige duisternis waaruit geen licht kan ontsnappen.

Als we de fysica op het omslagpunt tussen neutronensterren en zwarte gaten willen begrijpen, moeten we objecten op deze grenzen vinden. In het bijzonder moeten we objecten vinden waaraan we over langere tijd nauwkeurige metingen kunnen doen. En dat is precies wat we vonden: een object dat niet duidelijk A is Neutronenster Noch een Zwart gat.

Hubble-ruimtetelescoopopname van de bolvormige sterrenhoop NGC 1851. Afbeeldingsbron: NASA, ESA en G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Verwerker: Gladys Cooper (NASA/De Katholieke Universiteit van Amerika)

Een kosmische dans in NGC 1851

Dit was toen we diep in de sterrenhoop keken NGC 1851 Dat we iets hebben ontdekt dat lijkt op een paar sterren, geeft nieuw inzicht in de extreme grenzen van de materie in het heelal. Het systeem bestaat uit één milliseconde PulsarHet is een soort snel roterende neutronenster die tijdens zijn rotatie radiolichtstralen door het universum verspreidt, en het is een massief, verborgen object van onbekende aard.

Het massieve object is donker, wat betekent dat het onzichtbaar is op alle lichtfrequenties – van radio tot lichtbanden, röntgenstraling en gammastraling. Onder andere omstandigheden zou dit het onmogelijk maken om te studeren, maar dit is waar de millisecondepulsar ons te hulp komt.

Millisecondepulsars zijn als kosmische atoomklokken. Hun rotaties zijn ongelooflijk stabiel en kunnen nauwkeurig worden gemeten door de reguliere radiopulsen die ze produceren te detecteren. Hoewel intrinsiek constant, verandert de waargenomen spin wanneer de pulsar in beweging is of wanneer zijn signaal wordt beïnvloed door een sterk zwaartekrachtveld. Door deze veranderingen waar te nemen, kunnen we de eigenschappen van objecten in de banen van pulsars meten.

Het team maakte gebruik van de gevoelige radiotelescoop MeerKAT, gelegen in de halfwoestijn Karoo-regio van Zuid-Afrika. Krediet: Sarao

Ontrafel het mysterie met MeerKAT

We hebben gebruik gemaakt van ons internationale team van astronomen Meerkat-radiotelescoop In Zuid-Afrika zijn dergelijke waarnemingen van het systeem bekend als NGC 1851E.

Hierdoor konden we de banen van de twee objecten nauwkeurig beschrijven, wat aantoont dat hun punt van dichtste nadering in de loop van de tijd verandert. Deze wijzigingen worden beschreven door Einsteins relativiteitstheorie De snelheid van verandering vertelt ons de gecombineerde massa van de objecten in het systeem.

Uit onze waarnemingen bleek dat het NGC 1851E-systeem ongeveer vier keer zoveel weegt als onze zon, en dat de donkere metgezel, net als een pulsar, een compact object was – veel dichter dan een gewone ster. De zwaarste neutronensterren wegen ongeveer tweemaal de massa van de zon, dus als dit een dubbel neutronenstersysteem is (bekende en goed bestudeerde systemen), moet het twee van de zwaarste neutronensterren bevatten die ooit zijn ontdekt.

Om de aard van de metgezel te ontdekken, zullen we moeten begrijpen hoe massa wordt verdeeld in het interstellaire systeem. Wederom met behulp van de algemene relativiteitstheorie van Einstein kunnen we het systeem in detail modelleren, waarbij we een massa voor de begeleider vinden die tussen 2,09 en 2,71 maal de massa van de zon ligt.

De massa van de metgezel valt binnen de ‘massakloof van een zwart gat’ die ligt tussen de zwaarst mogelijke neutronensterren, waarvan wordt aangenomen dat ze een massa hebben van ongeveer 2,2 zonsmassa’s, en de lichtste zwarte gaten die kunnen ontstaan ​​door het instorten van sterren, die een massa hebben van ongeveer 2,2 zonsmassa’s. van ongeveer 5 zonsmassa's. De aard en samenstelling van objecten in deze opening is een openstaande vraag in de astrofysica.

Potentiële kandidaten

Wat hebben we toen precies gevonden?

Mogelijke vormingsgeschiedenis van de radiopulsar NGC 1851E en zijn vreemde begeleidende ster. Krediet: Thomas Torres (Universiteit van Aalborg/MPIfR)

Een aantrekkelijke mogelijkheid is dat we een pulsar hebben ontdekt die rond de overblijfselen van een samensmelting (botsing) van twee neutronensterren draait. Deze ongebruikelijke configuratie werd mogelijk gemaakt door de dichte opeenhoping van sterren in NGC 1851.

Op deze drukke dansvloer cirkelen de sterren om elkaar heen en wisselen van partner in een eindeloze wals. Als twee neutronensterren te dicht bij elkaar zouden worden geslingerd, zou hun dans rampzalig eindigen.

Het zwarte gat dat ontstaat door hun botsing, en dat veel lichter kan zijn dan de gaten die ontstaan ​​door instortende sterren, kan vrij ronddwalen door de sterrenhoop totdat het nog een paar walsende dansers tegenkomt, en zichzelf onbeschaamd invoegt, waardoor de lichtere partner wordt verjaagd. Onder behandeling. Het is dit mechanisme van botsingen en uitwisselingen dat zou kunnen leiden tot het systeem dat we vandaag de dag waarnemen.

Blijf streven

We zijn nog niet klaar met dit systeem. Er wordt al gewerkt aan het definitief vaststellen van de ware aard van de begeleider en om te onthullen of we het lichtste zwarte gat of de zwaarste neutronenster hebben ontdekt – of misschien geen van beide.

Op de grens tussen neutronensterren en zwarte gaten bestaat altijd de mogelijkheid van nieuwe, nog onbekende, astrofysische objecten.

Er zal ongetwijfeld veel speculatie volgen op deze ontdekking, maar wat al duidelijk is, is dat dit systeem een ​​enorme belofte in zich draagt ​​als het gaat om het begrijpen van wat er werkelijk met materie gebeurt in de meest extreme omgevingen in het universum.

geschreven door:

• Ewan D. Barr – Projectwetenschapper voor transiterende sterren en pulsars in samenwerking met MeerKAT (TRAPUM), Max Planck Instituut voor Radioastronomie
• Arunima Dutta – PhD-kandidaat bij de onderzoeksafdeling Fundamentele Fysica in Radioastronomie, Max Planck Instituut voor Radioastronomie
• Benjamin Stubbers – hoogleraar astrofysica, Universiteit van Manchester

Aangepast van een artikel oorspronkelijk gepubliceerd in Gesprek.