За първи път: Невероятно рядък космически обект е открит в гравитационни вълни

Гравитационна вълна, засечена през май миналата година ни разкрива вид космически сблъсък, който не сме виждали досега. Една от участващите маси е била неутронна звезда. Дотук всичко е нормално, но не се знае какъв е бил другият обект.

Това е така, защото той се намира твърдо в нишата, известна като „долна граница на масите“ – привидно редките тела с маси някъде между най-едрите неутронни звезди и най-дребните черни дупки.

За пръв път учените са наблюдавали гравитационна вълна, включваща неутронна звезда и обект от масовата празнина, и въпреки че не сме много близо до това да разберем какво всъщност представлява последният, откритието вълнуващо подсказва, че тези неуловими тайнствени петна могат да бъдат често срещани в галактиката.

„Макар, че предишни доказателства за обекти с масова разлика са били докладвани както в гравитационни, така и в електромагнитни вълни, тази система е особено вълнуваща, защото е първото гравитационно-вълново откриване на обект с масова разлика в двойка с неутронна звезда. Наблюдението на тази система има важни последици както за теориите за еволюцията на двойките, така и за електромагнитните аналози на сливанията на компактни обекти.„

казва астрофизикът Силвия Бишовеану от Северозападния университет в САЩ

Неутронните звезди и черните дупки със звездна маса принадлежат към един и същи клас космически обекти. Те са това, което е останало от масивни звезди, които са достигнали края на живота си и са избухнали в свръхнова. Външният материал на звездата експлодира бурно в пространството, но ядрото в центъра на звездата, което вече не се поддържа от външното налягане на термоядрения синтез се срутва надолу в свръхплътен обект.

Това, което определя резултата е масата. Звезди с начална маса от около 8 до 30 пъти по-голяма от масата на Слънцето завършват като неутронни звезди. След като по-голямата част от звездната материя бъде изхвърлена, колапсиралото ядро ще има маса до 2,3 слънчеви маси, събрани в сфера с диаметър само 20 километра.

Ето къде става интересно: открили сме много малко обекти с маса между 2,3 и 5 слънчеви маси, а от тези, които сме открили не е ясно дали става въпрос за малка черна дупка или за голяма неутронна звезда.

Новото откритие, наречено GW230529 е направено през май 2023 гoдина.

Анализирайки сигнала на гравитационните вълни, сътрудниците на LIGO, Virgo и KAGRA успяха да определят, че един от участващите обекти е с маса между 1,2 и 2 слънчеви маси. Това е доста солидно в диапазона на неутронните звезди.

Вторият обект обаче е с маса между 2,5 и 4,5 слънчеви маси. Това е твърдо в масовия диапазон. Изследователите смятат, че това вероятно е малка черна дупка. Това няма как да се разбере с настоящите данни. Но тя надхвърля теоретичната горна граница за масата на неутронната звезда, така че това е най-правдоподобното обяснение в момента.

Но най-вълнуващ е самият факт на откритието и какво означава то за бъдещи открития.

„Преди да започнем да наблюдаваме Вселената чрез гравитационни вълни, свойствата на компактни обекти като черни дупки и неутронни звезди бяха косвено изведени от електромагнитни наблюдения на системи в нашия Млечен път.“

казва астрофизикът Майкъл Зевин от планетариума Адлер в САЩ

GW230529 е вълнуващо откритие, тъй като то подсказва, че тази „разлика в масите“ е по-малко празна, отколкото астрономите смятаха досега. Това има значение за експлозиите на свръхнови, при които се формират компактни обекти, и за потенциалните светлинни шоута, които възникват, когато черна дупка разкъсва неутронна звезда.

Изследването може да бъде прочетено на уебсайта на LIGO.