危機に瀕した天体物理学？ すべてを変えることができる神秘的なオブジェクトが見つかりました

天文学者は分類を拒否する天体を発見し、既知の物理学の端にある新しいタイプの宇宙実体を発見することもできます。

時々天文学者たちは、私たちが簡単に説明できない天の物体を見つけます。 私たちの新しい研究では、 公開済み ~へ 科学私たちは議論と推測を引き起こす可能性があるそのような発見を報告します。

中性子星は、宇宙で最も密度の高いオブジェクトの1つです。 原子核と同じくらい小さく、都市と同じくらい大きく、極端な物質に対する私たちの理解限界を超えています。 中性子星が重いほど、最終的に崩壊し、より密度の高いもの、つまりブラックホールになる可能性が高くなります。

巨大なコンパニオンスターをブラックホールと仮定したシステムに対するアーティストの印象。 背景で最も明るい星は、軌道を伴う電波パルサーPSR J0514-4002Eです。 2つの星は800万km離れており、7日を周期で互いに円を描いて回っている。 クレジット: Daniëlle Futselaar (artsource.nl)

理解の端：中性子星とブラックホール

このような天体物理学的物体は密度が非常に高く重力が強すぎるため、その核心は何でも光が脱出できない完全な暗黒の表面である事件の地平線によって宇宙から永久に隠されています。

中性子とブラックホールの間の遷移点の物理学を理解するには、この境界で物体を見つける必要があります。 特に、私たちは長期間にわたって正確な測定を行うことができるオブジェクトを見つける必要があります。 そしてそれがまさに私たちが見つけたものです。 中性子別 いいえ ブラックホール。

球状星団NGC 1851のハッブル宇宙望遠鏡画像。 出典：NASA、ESA、G. Piotto（Università degli Studi di Padova）。 処理: Gladys Kober(NASA/米国カトリック大学)

NGC 1851の宇宙ダンス

星団を深く覗く時でした。 NGC 1851 私たちは、宇宙の物質の極端な新しい視点を提供する一対の星のように見えることを発見しました。 システムはミリ秒で構成されています。 パルサー回転しながら宇宙全体に伝播光線をさらす速く回転する中性子星の一種であり、未知の自然の巨大で隠された物体です。

巨大なオブジェクトは暗いです。 つまり、電波から光学、X線、ガンマ線帯域まで、光のすべての周波数で見えません。 他の状況では、これは研究を不可能にしますが、ここでミリ秒パルサーが私たちに役立ちます。

ミリ秒パルサーは宇宙原子時計に似ています。 それらのスピンは驚くほど安定しており、それらが生成する規則的な伝播パルスを検出して正確に測定できます。 本質的に安定していますが、パルサーが動いたり、信号が強い重力場の影響を受けると、観測されたスピンが変化します。 この変化を観察することで、パルサーのある軌道上の物体の特性を測定できます。

研究チームは、南アフリカのカール反射膜に位置する高感度ミアキャット（MeerKAT）電波望遠鏡を使用しました。 クレジット：SARAO

ミアキャット（MeerKAT）でミステリーを明らかにする

私たちの国際天文学者チームは ミアキャット電波望遠鏡 南アフリカでは、NGC 1851Eと呼ばれるシステムの観察を行いました。

これにより、2つの物体の軌道を正確に詳細に把握することができ、最も近いアクセスポイントが時間とともに変化することを示しました. これらの変更は次のように説明されます。 アインシュタインの相対性理論 そして変化の速度はシステムのオブジェクトの結合された質量を知らせます。

私たちの観察によると、NGC 1851Eシステムの重量は私たちの太陽のほぼ4倍に達し、暗い同伴性はパルサーのような密な物体であり、通常の星よりはるかに密度が高いことがわかりました。 最も重い中性子別の重量は太陽質量の約2倍に達します。 したがって、これが二重中性子固有のシステム（よく知られ研究されたシステム）である場合、これまでに発見された最も重い中性子別の2つを含める必要があります。

連携の性質を明らかにするためには、システムの質量が星の間にどのように分布しているかを理解する必要があります。 再びアインシュタインの一般相対性理論を使用して、我々はシステムを詳細にモデル化し、同伴性の質量が太陽質量の2.09～2.71倍の間にあることがわかりました。

同伴性の質量は、最も重い中性子別（太陽質量約2.2倍）と恒星崩壊で形成され得る最も軽いブラックホール（太陽質量約5倍）との間の「ブラックホール質量ギャップ」内に属します。 この間隔のオブジェクトの性質と形成は、天体物理学の重要な問題です。

可能な候補者

それで、私たちは正確に何を見つけましたか？

電波パルサーNGC 1851Eとそのエキゾチックなコンパニオンの潜在的な形成履歴クレジット: Thomas Tauris (Aalborg University / MPIfR)

興味深い可能性は、2つの中性子別の合併（衝突）残骸周辺軌道でパルサーを発見したことです。 このような珍しい構成は、NGC 1851に星が密集しているため可能です。

この混雑した豪華なダンスフロアでは、スターはパートナーを交換し、無限にワルツを踊り、お互いを回りながら踊ります。 2つの中性子星が近すぎると、彼らのダンスは激しい終末を迎えるでしょう。

衝突によって生成されたブラックホールは、崩壊する星から生成されたブラックホールよりもはるかに軽量になる可能性があります。 進行中。 今日、私たちが観察するシステムが誕生できるのは、まさにこのような衝突と交換のメカニズムです。

クエストを続ける

まだこのシステムは終わっていません。 仲間の本質を決定的に確認し、最も軽いブラックホールや最も重い中性子星を発見したかどうかを明らかにするための作業はすでに進行中です。

中性子星とブラックホールの境界には、未知の新しい天体物理学的オブジェクトが存在する可能性が常に存在します。

この発見によって多くの推測が出てくるでしょうが、すでに明らかなのは、このシステムが宇宙の最も極端な環境で実際に起こっていることを理解するのに大きな可能性を持っているということです。

作成者：

• Ewan D. Barr – MeerKAT（TRAPUM）協力による過渡現象とパルサープロジェクト科学者、Max Planck Institute for Radio Astronomy
• Arunima Dutta – マックスプランク電波天文学研究所電波天文学基礎物理学研究部門博士候補者
• ベンジャミン・スタッパーズ(Benjamin Stappers) – マンチェスター大学天体物理学教授

もともと出版された記事で脚色 会話。