Ngày 18 tháng 2024 năm XNUMX
(Tin tức Nanowerk) Một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế, dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu từ Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck, đã sử dụng kính viễn vọng vô tuyến MeerKAT để khám phá một vật thể hấp dẫn có tính chất chưa xác định trong cụm sao cầu NGC 1851. Vật thể nặng nặng hơn neutron nặng nhất các ngôi sao được biết đến và đồng thời nhẹ hơn các lỗ đen nhẹ nhất được biết đến và đang ở trên quỹ đạo xung quanh một xung quanh mili giây quay nhanh. Đây có thể là khám phá đầu tiên về sao xung vô tuyến được nhiều người thèm muốn – hệ nhị phân lỗ đen; một cặp sao sẽ cho phép thực hiện những thử nghiệm mới về thuyết tương đối rộng của Einstein. Sao neutron, tàn dư cực kỳ đậm đặc của vụ nổ siêu tân tinh, chỉ có thể nặng đến mức đó. Một khi chúng đạt được khối lượng quá lớn, có thể do tiêu thụ một ngôi sao khác hoặc có thể do va chạm với một ngôi sao khác cùng loại, chúng sẽ sụp đổ. Chính xác thì chúng sẽ trở thành gì sau khi sụp đổ là nguyên nhân của nhiều suy đoán, với nhiều hương vị hoang dã và tuyệt vời khác nhau của các ngôi sao kỳ lạ được đề xuất. Tuy nhiên, ý kiến phổ biến là các sao neutron suy sụp để trở thành lỗ đen, những vật thể có lực hấp dẫn hấp dẫn đến mức ngay cả ánh sáng cũng không thể thoát khỏi chúng. Lý thuyết, được hỗ trợ bởi quan sát, cho chúng ta biết rằng các lỗ đen nhẹ nhất có thể được tạo ra khi các ngôi sao sụp đổ có khối lượng gấp khoảng 5 lần Mặt trời. Con số này lớn hơn đáng kể so với khối lượng gấp 2.2 lần mặt trời cần thiết cho sự sụp đổ của sao neutron, dẫn đến cái gọi là khoảng cách khối lượng lỗ đen. Bản chất của các vật thể đặc trong khoảng cách khối lượng này vẫn chưa được biết rõ và nghiên cứu chi tiết cho đến nay vẫn tỏ ra đầy thách thức do chỉ có những cái nhìn thoáng qua về những vật thể như vậy bị bắt gặp trong các quan sát về các sự kiện sáp nhập sóng hấp dẫn trong vũ trụ xa xôi. Việc phát hiện ra một vật thể trong khoảng cách khối lượng trong thiên hà của chúng ta bởi một nhóm các nhà thiên văn học từ Transients và Pulsar quốc tế với sự hợp tác của MeerKAT (TRAPUM) cuối cùng có thể giúp hiểu được những vật thể này. Công trình của họ được công bố trên tạp chí Khoa học (“Một ẩn tinh trong một hệ nhị phân với một vật thể nhỏ gọn nằm trong khoảng cách khối lượng giữa sao neutron và lỗ đen”), báo cáo về một cặp sao đặc khổng lồ trong cụm sao cầu NGC 1851 ở chòm sao phía nam Columba (chim bồ câu).
Bằng cách sử dụng kính thiên văn vô tuyến MeerKAT nhạy cảm ở Nam Phi, kết hợp với thiết bị mạnh mẽ do các kỹ sư tại Viện Thiên văn vô tuyến Max Planck (MPIfR) ở Bonn, Đức chế tạo, họ có thể phát hiện các xung yếu từ một trong các ngôi sao, xác định nó như một xung vô tuyến, một loại sao neutron quay nhanh và chiếu các chùm ánh sáng vô tuyến vào Vũ trụ giống như một ngọn hải đăng vũ trụ.
Ấn tượng của một nghệ sĩ về hệ thống giả định rằng ngôi sao đồng hành khổng lồ là một lỗ đen. Ngôi sao nền sáng nhất là bạn đồng hành trong quỹ đạo của nó, sao xung vô tuyến PSR J0514-4002E. Hai ngôi sao cách nhau 8 triệu km. (Hình ảnh: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Sao xung này có tên là PSR J0514-4002E, quay hơn 170 lần một giây, với mỗi vòng quay tạo ra một xung nhịp nhàng, giống như tiếng tích tắc của đồng hồ. Bằng cách quan sát những thay đổi nhỏ trong nhịp tích tắc này theo thời gian, sử dụng một kỹ thuật gọi là thời gian xung, họ có thể thực hiện các phép đo cực kỳ chính xác về chuyển động quỹ đạo của nó.
Ewan Barr, người đứng đầu nghiên cứu cùng với đồng nghiệp MPIfR và đồng nghiệp của MPIfR, cho biết: “Hãy nghĩ về nó giống như việc có thể thả một chiếc đồng hồ bấm giờ gần như hoàn hảo vào quỹ đạo quanh một ngôi sao cách chúng ta gần 40,000 năm ánh sáng và sau đó có thể tính thời gian cho những quỹ đạo đó với độ chính xác đến micro giây”. Nghiên cứu sinh tiến sĩ Arunima Dutta.
Việc tính thời gian thông thường cũng cho phép đo rất chính xác vị trí của hệ thống, cho thấy vật thể trên quỹ đạo có ẩn tinh không phải là một ngôi sao thông thường – nó không thể nhìn thấy được trong các hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble về NGC 1851 – do đó nó là tàn dư cực kỳ dày đặc của một vụ nổ. ngôi sao. Hơn nữa, sự thay đổi quan sát được theo thời gian của điểm tiếp cận gần nhất giữa hai ngôi sao (periastron) cho thấy ngôi sao đồng hành có khối lượng đồng thời lớn hơn khối lượng của bất kỳ ngôi sao neutron nào đã biết và nhỏ hơn bất kỳ lỗ đen nào đã biết, đặt nó vuông góc trong khoảng trống khối lượng của lỗ đen.
Paulo Freire, thuộc MPIfR, cho biết: “Dù vật thể này là gì thì đó cũng là một tin tức thú vị”. “Nếu đó là một lỗ đen, thì nó sẽ là hệ thống pulsar – lỗ đen đầu tiên được biết đến, vốn là Chén Thánh của thiên văn học pulsar trong nhiều thập kỷ! Nếu đó là một sao neutron, thì điều này sẽ có ý nghĩa cơ bản đối với sự hiểu biết của chúng ta về trạng thái chưa biết của vật chất ở mật độ đáng kinh ngạc này!”
Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng sự hình thành của vật thể nặng và sự kết hợp sau đó của nó với xung vô tuyến quay nhanh trong một quỹ đạo chặt chẽ là kết quả của một lịch sử hình thành khá kỳ lạ (Hình 2). 3) chỉ có thể thực hiện được do môi trường cục bộ cụ thể của nó. Hệ thống này được tìm thấy trong cụm sao cầu NGC 1851, một tập hợp dày đặc các ngôi sao cũ được nén chặt hơn nhiều so với các ngôi sao trong phần còn lại của Thiên hà. Ở đây đông đúc đến mức các ngôi sao có thể tương tác với nhau, làm gián đoạn quỹ đạo và trong trường hợp nghiêm trọng nhất là va chạm.
Người ta cho rằng chính một vụ va chạm như vậy giữa hai sao neutron đã tạo ra vật thể khổng lồ hiện đang quay quanh xung vô tuyến. Tuy nhiên, trước khi sao đôi hiện tại được tạo ra, sao xung vô tuyến trước tiên phải thu được vật liệu từ một ngôi sao tài trợ trong cái gọi là sao đôi tia X có khối lượng thấp. Quá trình “tái chế” như vậy là cần thiết để làm quay xung đến tốc độ quay hiện tại của nó. Nhóm nghiên cứu tin rằng ngôi sao tài trợ này sau đó đã được thay thế bằng vật thể khổng lồ hiện tại trong cái gọi là cuộc gặp gỡ trao đổi.
Thomas Tauris từ Đại học Aalborg, Đan Mạch cho biết: “Đây là sao xung đôi kỳ lạ nhất từng được phát hiện”. “Lịch sử hình thành lâu dài và phức tạp của nó đã vượt quá giới hạn trí tưởng tượng của chúng ta”.
Mặc dù nhóm nghiên cứu không thể kết luận một cách thuyết phục liệu họ đã phát hiện ra ngôi sao neutron nặng nhất được biết đến hay chưa, lỗ đen nhẹ nhất được biết đến hay thậm chí là một biến thể sao kỳ lạ mới nào đó, nhưng điều chắc chắn là họ đã phát hiện ra một phòng thí nghiệm độc nhất để thăm dò các tính chất của vật chất dưới nhiều điều kiện nhất. điều kiện khắc nghiệt trong vũ trụ.
Arunima Dutta cho biết: “Chúng tôi vẫn chưa hoàn thành xong hệ thống này.
Ấn tượng của một nghệ sĩ về hệ thống giả định rằng ngôi sao đồng hành khổng lồ là một lỗ đen. Ngôi sao nền sáng nhất là bạn đồng hành trong quỹ đạo của nó, sao xung vô tuyến PSR J0514-4002E. Hai ngôi sao cách nhau 8 triệu km. (Hình ảnh: Daniëlle Futselaar, artsource.nl)
Sao xung này có tên là PSR J0514-4002E, quay hơn 170 lần một giây, với mỗi vòng quay tạo ra một xung nhịp nhàng, giống như tiếng tích tắc của đồng hồ. Bằng cách quan sát những thay đổi nhỏ trong nhịp tích tắc này theo thời gian, sử dụng một kỹ thuật gọi là thời gian xung, họ có thể thực hiện các phép đo cực kỳ chính xác về chuyển động quỹ đạo của nó.
Ewan Barr, người đứng đầu nghiên cứu cùng với đồng nghiệp MPIfR và đồng nghiệp của MPIfR, cho biết: “Hãy nghĩ về nó giống như việc có thể thả một chiếc đồng hồ bấm giờ gần như hoàn hảo vào quỹ đạo quanh một ngôi sao cách chúng ta gần 40,000 năm ánh sáng và sau đó có thể tính thời gian cho những quỹ đạo đó với độ chính xác đến micro giây”. Nghiên cứu sinh tiến sĩ Arunima Dutta.
Việc tính thời gian thông thường cũng cho phép đo rất chính xác vị trí của hệ thống, cho thấy vật thể trên quỹ đạo có ẩn tinh không phải là một ngôi sao thông thường – nó không thể nhìn thấy được trong các hình ảnh của Kính viễn vọng Không gian Hubble về NGC 1851 – do đó nó là tàn dư cực kỳ dày đặc của một vụ nổ. ngôi sao. Hơn nữa, sự thay đổi quan sát được theo thời gian của điểm tiếp cận gần nhất giữa hai ngôi sao (periastron) cho thấy ngôi sao đồng hành có khối lượng đồng thời lớn hơn khối lượng của bất kỳ ngôi sao neutron nào đã biết và nhỏ hơn bất kỳ lỗ đen nào đã biết, đặt nó vuông góc trong khoảng trống khối lượng của lỗ đen.
Paulo Freire, thuộc MPIfR, cho biết: “Dù vật thể này là gì thì đó cũng là một tin tức thú vị”. “Nếu đó là một lỗ đen, thì nó sẽ là hệ thống pulsar – lỗ đen đầu tiên được biết đến, vốn là Chén Thánh của thiên văn học pulsar trong nhiều thập kỷ! Nếu đó là một sao neutron, thì điều này sẽ có ý nghĩa cơ bản đối với sự hiểu biết của chúng ta về trạng thái chưa biết của vật chất ở mật độ đáng kinh ngạc này!”
Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng sự hình thành của vật thể nặng và sự kết hợp sau đó của nó với xung vô tuyến quay nhanh trong một quỹ đạo chặt chẽ là kết quả của một lịch sử hình thành khá kỳ lạ (Hình 2). 3) chỉ có thể thực hiện được do môi trường cục bộ cụ thể của nó. Hệ thống này được tìm thấy trong cụm sao cầu NGC 1851, một tập hợp dày đặc các ngôi sao cũ được nén chặt hơn nhiều so với các ngôi sao trong phần còn lại của Thiên hà. Ở đây đông đúc đến mức các ngôi sao có thể tương tác với nhau, làm gián đoạn quỹ đạo và trong trường hợp nghiêm trọng nhất là va chạm.
Người ta cho rằng chính một vụ va chạm như vậy giữa hai sao neutron đã tạo ra vật thể khổng lồ hiện đang quay quanh xung vô tuyến. Tuy nhiên, trước khi sao đôi hiện tại được tạo ra, sao xung vô tuyến trước tiên phải thu được vật liệu từ một ngôi sao tài trợ trong cái gọi là sao đôi tia X có khối lượng thấp. Quá trình “tái chế” như vậy là cần thiết để làm quay xung đến tốc độ quay hiện tại của nó. Nhóm nghiên cứu tin rằng ngôi sao tài trợ này sau đó đã được thay thế bằng vật thể khổng lồ hiện tại trong cái gọi là cuộc gặp gỡ trao đổi.
Thomas Tauris từ Đại học Aalborg, Đan Mạch cho biết: “Đây là sao xung đôi kỳ lạ nhất từng được phát hiện”. “Lịch sử hình thành lâu dài và phức tạp của nó đã vượt quá giới hạn trí tưởng tượng của chúng ta”.
Mặc dù nhóm nghiên cứu không thể kết luận một cách thuyết phục liệu họ đã phát hiện ra ngôi sao neutron nặng nhất được biết đến hay chưa, lỗ đen nhẹ nhất được biết đến hay thậm chí là một biến thể sao kỳ lạ mới nào đó, nhưng điều chắc chắn là họ đã phát hiện ra một phòng thí nghiệm độc nhất để thăm dò các tính chất của vật chất dưới nhiều điều kiện nhất. điều kiện khắc nghiệt trong vũ trụ.
Arunima Dutta cho biết: “Chúng tôi vẫn chưa hoàn thành xong hệ thống này.
- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64455.php
