В отдаленной области Млечного Пути находится нейтронная звезда — остаток звезды, обладающий огромной плотностью, которая совершает 716 оборотов каждую секунду. Благодаря этому свойству, данный объект является одним из самых быстро вращающихся, когда-либо зафиксированных во Вселенной. Наблюдения, проведенные с помощью рентгеновского телескопа НАСА, позволили сделать это открытие и способствуют более глубокому пониманию мощных сил, определяющих поведение подобных экстремальных небесных тел, и их влияния на окружающее пространство.
Шар из невероятно плотной материи
По мере приближения к концу своей жизни звезда, размеры которой во много раз больше, чем у Солнца, взрывается как сверхновая, рассеивая значительную часть своей массы в космическое пространство. Ядро, оставшееся после взрыва, коллапсирует под воздействием собственной гравитации, формируя крайне плотный объект, как правило, не превышающий двадцати километров в поперечнике. Так возникает нейтронная звезда. Чтобы вы могли представить себе ее плотность, стоит отметить, что одна чайная ложка вещества нейтронной звезды имеет массу в десять миллионов тонн. Невероятная плотность и уникальные свойства делают нейтронные звезды захватывающими объектами для изучения.
Нейтронная звезда входит в состав двойной системы 4U 1820-30, находящейся в шаровом скоплении NGC 6624. Эта система, расположенная на расстоянии около 26 световых лет от Земли в созвездии Стрельца, включает в себя два объекта – нейтронную звезду и белый карлик. Белый карлик, представляющий собой остаток менее массивной звезды, совершает оборот вокруг своего партнера всего за одиннадцать минут, что является крайне коротким периодом для звездной орбиты.
Астрономы, используя рентгеновский телескоп NICER, размещенный на Международной космической станции, провели наблюдения за нейтронной звездой и зафиксировали ее вращение со скоростью 716 оборотов в секунду. Этот невероятный показатель делает ее одним из наиболее быстро вращающихся объектов, когда-либо зарегистрированных.
Как они могут вращаться так быстро?
Высочайшая скорость вращения нейтронных звезд обусловлена принципом сохранения углового момента. Этот принцип аналогичен тому, что можно наблюдать у фигуристов: при сближении рук к телу фигурист начинает вращаться быстрее. Подобным образом, при коллапсе ядра массивной звезды в нейтронную звезду, сжатие вещества приводит к увеличению скорости вращения. В результате нейтронная звезда может вращаться с исключительно высокой скоростью, а аккреция вещества от звезды-компаньона способна еще больше повысить этот показатель.
Кроме того, если нейтронная звезда входит в состав двойной системы, аккрецирующее вещество от её партнёра может обладать угловым моментом, что приводит к ускорению её вращения.
Термоядерные взрывы
Нейтронная звезда 4U 1820-30 характеризуется не только чрезвычайно высокой скоростью вращения, но и мощными термоядерными взрывами. Вещество, захватываемое звездой у её компаньона, достигает её поверхности, сталкиваясь с ней на колоссальных скоростях. Эти столкновения сопровождаются выделением огромного количества энергии, проявляющегося во взрывах, в сотни тысяч раз превосходящих по яркости Солнце. Излучение рентгеновских лучей, возникающее в результате этих взрывов, предоставляет астрономам возможность детально исследовать поведение нейтронных звезд. Данные бурные процессы оказывают значительное влияние на характеристики этих объектов и их взаимодействие с окружающим пространством.
Это значительное достижение для астрономов. Оно дает возможность глубже изучить физику наиболее экстремальных объектов во Вселенной, включая гравитационные силы и взаимодействие материи и энергии. Наблюдение за термоядерными взрывами, регулярно происходящими на поверхности звезды, также позволяет расширить знания о жизненных циклах бинарных звездных систем и механизмах образования элементов во Вселенной.