ดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพมองเห็น มันควรจะมีอยู่หรือไม่?

Send

ซากศพที่หมุนรอบตัวเป็นสิ่งที่เหลืออยู่ของดาวฤกษ์ที่มีน้ำหนักซึ่งบินวนอยู่ห่างจากโลกออกไปราว 4,600 ปีแสงหลังจากที่ได้รับความตายจากการระเบิด ตอนนี้นักดาราศาสตร์พบว่าศพนี้เป็นดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบ

ในความเป็นจริงพวกเขากล่าวว่ามันมีมวลมาก - ประมาณ 2.14 เท่ามวลดวงอาทิตย์ของเราบรรจุอยู่ในทรงกลมน่าจะเป็นไปได้มากที่สุดประมาณ 12.4 ไมล์ (20 กิโลเมตร) ข้าม - ซึ่งใกล้จะถึงขีด จำกัด ของการมีชีวิตอยู่ทั้งหมด

ดาวนิวตรอนดวงนี้เรียกว่า J0740 + 6620 ส่งสัญญาณบีคอนของคลื่นวิทยุและสปินที่จุดเวียนศีรษะ 289 ครั้งต่อวินาทีทำให้มันกลายเป็นพัลซาร์ การประเมินใหม่สำหรับมวลของพัลซาร์ทำให้หนักกว่าผู้ถือสถิติก่อนหน้านี้ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวที่มีน้ำหนักประมาณ 2.01 เท่าของมวลดวงอาทิตย์หัวหน้าผู้เขียนกล่าวว่า การหามวลของเจ้าของอัลบั้มใหม่“ น่าตื่นเต้นมาก” เธอกล่าว

เมื่อดาวแคระขาวที่อยู่ใกล้เคียงผ่านหน้าพัลซาร์คลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากพัลซาร์จะมาถึงบนดาวเคราะห์ของเราล่าช้าเล็กน้อย นั่นเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดช่องว่างรอบ ๆ ดาวแคระขาวซึ่งมันยุ่งกับเส้นทางที่คลื่นวิทยุใช้ นักวิทยาศาสตร์ใช้ความล่าช้านี้เพื่อคำนวณมวลของพัลซาร์และดาวแคระขาว (เครดิตรูปภาพ: BSaxton, NRAO / AUI / NSF)

นักวิทยาศาสตร์มองเห็นโอกาสที่จะศึกษาศพของดาวฤกษ์ในข้อมูลที่เก็บรวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่หอดูดาวกรีนแบงก์และหอดูดาวอะเรซิโบ ข้อมูลดังกล่าวมาจากความร่วมมือที่เรียกว่าหอดูดาวอเมริกาเหนือ Nanohertz สำหรับ Gravitational Waves หรือ NANOGrav โดยมีเป้าหมายในการสังเกตพัลซาร์ที่หมุนเร็วเหล่านี้ทั่วท้องฟ้า

ในขณะที่ดูชุดข้อมูล NANOGrav Cromartie และทีมของเธอเห็น "คำใบ้" ของปรากฏการณ์ฟิสิกส์ที่จะช่วยให้พวกเขาสามารถทำนายมวลของพัลซาร์ได้ จากนั้นพวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์สีเขียวในเวสต์เวอร์จิเนียเพื่อค้นหา "คำใบ้" นี้อย่างละเอียด

นักดาราศาสตร์สังเกตว่าตามตำแหน่งของพัลซาร์คลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาเป็นประจำควรจะไปถึงกล้องโทรทรรศน์ได้เร็วกว่าที่พวกเขาทำ เรียกว่าการล่าช้าของชาปิโร่ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์นี้เกิดขึ้นเมื่อวัตถุท้องฟ้าอีกดวงกำลังโคจรรอบดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงของดาว เมื่อวัตถุในกรณีนี้ดาวแคระขาวผ่านหน้าพัลซาร์วัตถุที่โคจรรอบเล็กน้อยจะเบี่ยงเบนพื้นที่รอบ ๆ ที่สัญญาณวิทยุจะเดินทางดังนั้นคลื่นวิทยุจึงมาถึงกล้องโทรทรรศน์ของเราล่าช้าเล็กน้อย

นักวิทยาศาสตร์ใช้ความล่าช้าเหล่านี้เพื่อคำนวณมวลของพัลซาร์และดาวแคระขาว

การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้สามารถเปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับซุปเปอร์โนวาและการกำเนิดของดาวนิวตรอนได้อย่างไร Cromartie กล่าว โดยทั่วไปเมื่อดาวขนาดใหญ่ตายพวกมันจะระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา การระเบิดดังกล่าวทำให้ดาวยุบตัวเองกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหากเป็นหลุมดำที่มีมวลมากจริงๆ

Cromartie กล่าวว่ามีข้อ จำกัด ว่าดาวนิวตรอนขนาดใหญ่สามารถเป็นเท่าใด นักวิจัยรายงานในปี 2560 ว่าเมื่อดาวฤกษ์มาถึง 2.17 เท่ามวลดวงอาทิตย์ดาวนั้นก็จะกลายเป็นหลุมดำที่หิวโหย สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่า J0740 + 6620 เป็นขีด จำกัด "ผลักดันอย่างแท้จริง" Cromartie กล่าว มีมวลขนาดใหญ่กว่านี้และดาวจะยุบลงในหลุมดำ

บางคนคิดว่าฟิสิกส์แปลก ๆ เกิดขึ้นภายในวัตถุที่เป็นดาวหนาแน่นเช่นนี้“ ฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นภายในดาวยังคงเข้าใจได้ไม่ดี” เธอกล่าว การค้นหาสิ่งที่ใกล้เคียงกับขีด จำกัด ของการมีชีวิตสามารถเปิดเผยเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายใน แต่ยังเกี่ยวกับวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง

ดังนั้นการสำรวจดาวนิวตรอนด้วยวิธีนี้ก็เหมือนกับการใช้ห้องทดลองในอวกาศเพื่อศึกษาฟิสิกส์นิวเคลียร์เธอกล่าวเสริม ตอนนี้เธอกล่าวว่าเธอหวังว่าจะทำการสำรวจพัลซาร์นี้เป็นประจำโดยใช้กล้องโทรทรรศน์เช่นกล้องโทรทรรศน์การทดลองทำแผนที่ความเข้มของไฮโดรเจนของแคนาดาหรือ CHIME และกล้องโทรทรรศน์สำรวจองค์ประกอบภายในดาวนิวตรอนของนาซ่าหรือ NICER ซึ่งบินอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ . จากการสังเกตเหล่านั้นเธอสามารถปรับการวัดมวลได้อย่างละเอียด

นักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบของพวกเขาในวันที่ 16 กันยายนในวารสาร Nature Astronomy