Czy astronomowie odkryli pierwszy układ podwójny „Pulsar – Czarna Dziura”? 

Astronomowie poinformowali o wykryciu zwartego obiektu o masie około 2.35 masy Słońca w gromadzie kulistej NGC 1851 w naszej macierzystej galaktyce , Drodze Mlecznej. Ponieważ obiekt ten znajduje się w dolnej granicy „ luki masowej czarnej dziury ”, ten zwarty obiekt może być albo masywną gwiazdą neutronową , albo najlżejszą czarną dziurą , albo jakimś nieznanym wariantem gwiazdy. Dokładna natura tego obiektu nie została jeszcze ustalona. Co jednak bardziej interesujące, w przeciwieństwie do podobnego zwartego obiektu wykrytego podczas zbiegu GW190814, ten zwarty obiekt występuje w układzie podwójnym jako towarzysz pulsara. Jeśli ten zwarty obiekt w układzie podwójnym z pulsarem zostanie w przyszłości uznany za czarną dziurę , będzie to pierwszy znany „układ pulsar- czarna dziura ”.

Kiedy paliwo się wyczerpie, synteza jądrowa w gwiazdach ustaje i nie ma energii potrzebnej do ogrzania materii, aby zrównoważyć dośrodkową siłę grawitacji. W rezultacie jądro zapada się pod wpływem własnej grawitacji, pozostawiając po sobie zwartą pozostałość . To koniec gwiazdy. Martwa gwiazda może stać się białym karłem, gwiazdą neutronową lub czarną dziurą, w zależności od masy pierwotnej gwiazdy. Gwiazdy o masie od 8 do 20 mas Słońca kończą jako gwiazdy neutronowe (NS), podczas gdy cięższe gwiazdy stają się czarnymi dziurami (BH).

Maksymalna masa gwiazd neutronowych wynosi około 2.2 masy Słońca, podczas gdy czarne dziury powstałe pod koniec cyklu życia gwiazdy mają zazwyczaj masę ponad 5 mas Słońca. Ta przerwa masowa między najlżejszą czarną dziurą (tj. 5 M⊙ ₎ a najcięższą gwiazdą neutronową (tj. 2.2 M⊙ ₎ nazywana jest „przerwą masową czarnej dziury”.

Kompaktowe obiekty w „ luce masowej czarnych dziur ”

Kompaktowe obiekty wpadające w lukę masową (od 2.2 do 5 mas Słońca) nie są powszechnie spotykane ani dobrze poznane. Niektóre kompaktowe obiekty obserwowane podczas fal grawitacyjnych znajdują się w tym obszarze luki masowej. Jednym z takich niedawnych przypadków było odkrycie obiektu o masie 2.6 mas Słońca 14 sierpnia 2019 roku podczas zjawiska zderzeniowego GW190814, w wyniku którego powstała czarna dziura o masie około 25 mas Słońca.

Obiekty zwarte w szczelinie masowej w formacji „układu podwójnego”. 

Naukowcy niedawno poinformowali o wykryciu tak zwartego obiektu o masie około 2.35 masy Słońca w gromadzie kulistej NGC 1851 w naszej macierzystej galaktyce, Drodze Mlecznej . Ponieważ obiekt ten znajduje się w dolnej granicy „ luki masowej czarnej dziury ”, może to być albo masywna gwiazda neutronowa , albo najlżejsza czarna dziura , albo jakiś nieznany wariant gwiazdy.

Dokładna natura tego ciała nie została jeszcze ustalona.  

Co jednak ciekawsze, w przeciwieństwie do podobnego obiektu zwartego wykrytego podczas zbiegu gwiazd GW190814, ten obiekt zwarty występuje w układzie podwójnym jako towarzysz ekscentrycznego podwójnego pulsara milisekundowego.  

Jeśli ten zwarty obiekt w układzie podwójnym z pulsarem okaże się w przyszłości czarną dziurą , będzie to pierwszy znany „układ pulsar- czarna dziura ”. Właśnie tego astronomowie badający pulsary poszukują od dziesięcioleci.

*** 

Referencje:  

1. LIGO. Informacja prasowa – LIGO-Virgo znajduje tajemniczy obiekt w „Mass Gap”. Opublikowano 23 czerwca 2020 r. Dostępne pod adresem https://www.ligo.caltech.edu/LA/news/ligo20200623 

2. E. Barr i in., Pulsar w układzie podwójnym ze zwartym obiektem w szczelinie masowej między gwiazdami neutronowymi a czarnymi dziurami Science, 19 stycznia 2024 r. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adg3005 Przedruk https://doi.org/10.48550/arXiv.2401.09872 

3. Fishbach M., 2024. Tajemnica „przerwy masowej”. NAUKA. 18 stycznia 2024 r. tom 383, wydanie 6680. s. 259-260. DOI: https://doi.org/10.1126/science.adn1869  

4. SARAO 2024. Wiadomości – Najlżejsza czarna dziura czy najcięższa gwiazda neutronowa? MeerKAT odkrywa tajemniczy obiekt na granicy czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Opublikowano 18 stycznia 2024 r. Dostępne pod adresem https://www.sarao.ac.za/news/lightest-black-hole-or-heaviest-neutron-star-meerkat-uncovers-a-mysterious-object-at-the-boundary-between-black-holes-and-neutron-stars/  

***