Шар из невероятно плотной материи
Когда звезда, в несколько раз превышающая размеры Солнца, достигает конца своей жизни, она взрывается в гигантской сверхновой, выбрасывая большую часть своего вещества в космос. Оставшееся ядро сжимается под действием собственной гравитации, образуя чрезвычайно плотный объект, обычно не более двадцати километров в диаметре. В результате получается нейтронная звезда. Чтобы дать вам представление о ее плотности, чайная ложка вещества нейтронной звезды весит десять миллионов тонн. Благодаря своей невероятной плотности и особой природе нейтронные звезды являются увлекательными космическими лабораториями.
Нейтронная звезда, о которой идет речь, является частью бинарной системы 4U 1820-30, расположенной в шаровом скоплении NGC 6624, примерно в 26 световых годах от Земли, в созвездии Стрельца. Эта система состоит из двух звездных трупов: нейтронной звезды и белого карлика. Белый карлик, остаток меньшей звезды, обращается вокруг своего компаньона всего за одиннадцать минут — очень короткий период для звездной орбиты.
С помощью рентгеновского телескопа NICER, установленного на борту Международной космической станции, астрономы наблюдали за нейтронной звездой и обнаружили, что она вращается со скоростью 716 оборотов в секунду. Такая поразительная скорость вращения делает ее одним из самых быстрых объектов, когда-либо наблюдавшихся.
Как они могут вращаться так быстро?
Невероятная скорость вращения нейтронных звезд объясняется физическим принципом, который называется сохранением углового момента. Это явление похоже на то, что мы наблюдаем у фигуристов: когда фигурист прижимает руки к телу, он вращается быстрее. Точно так же, когда ядро массивной звезды коллапсирует, образуя нейтронную звезду, сжатие вещества усиливает скорость вращения объекта. Этот процесс позволяет нейтронной звезде вращаться с очень высокой скоростью, а вещество, удаленное из нее звездой-компаньоном, может еще больше увеличить эту скорость.
Более того, если нейтронная звезда является частью бинарной системы, то вещество, которое она забирает у своего компаньона, может нести угловой момент, который увеличивает скорость ее вращения.
Термоядерные взрывы
Помимо головокружительной скорости вращения, нейтронная звезда 4U 1820-30 подвергается разрушительным термоядерным взрывам. Когда она похищает вещество у своего компаньона, оно сталкивается с ним на впечатляющих скоростях, достигая поверхности нейтронной звезды. В результате столкновения выделяется огромное количество энергии в виде взрывов, которые в 100 000 раз ярче, чем Солнце. Эти взрывы испускают рентгеновские лучи, которые позволяют астрономам детально изучить поведение нейтронных звезд. Эти бурные явления влияют на то, как ведут себя эти объекты и как они взаимодействуют с окружающей средой.
Открытие этой звезды является большим достижением для астрономов. Оно позволяет им лучше понять физику самых экстремальных объектов во Вселенной, в частности, гравитационные силы и взаимодействие между материей и энергией. Наблюдение за термоядерными взрывами, которые регулярно происходят на поверхности этой звезды, также позволяет лучше понять жизненные циклы бинарных звездных систем и способ образования элементов во Вселенной.