Pe site-ul The Conversation am descoperit un titlu interesant: ”Gaură neagră, stea neutronică sau obiect spațial neidentificat? Astronomii au făcut o descoperire care sfidează orice explicație.” The Conversation este un site extrem de serios și de aceea am început să citesc articolul. Foarte repede mi-am dat seama că textul era semnat de câțiva dintre cercetătorii care făcuseră descoperirea. Asta nu a făcut decât să mă bucure și să mă facă să vă împărtășesc și dumneavoastră povestea pe care am citit-o pe nerăsuflate.
”Uneori, noi, astronomii, descoperim pe cer obiecte care nu pot fi explicate cu ușurință. În studiul nostru recent, publicat în revista Science prezentăm o asemenea descoperire, care este susceptibilă să genereze discuții și speculații”. Așa încep autorii articolul despre care vă vorbeam mai sus.
Stele neutronice și găuri negre
Stelele neutronice sunt cele mai dense obiecte din Univers. Ele au o densitate similară cu cea a nucleului atomic. Ele apar în urma unor fenomene cataclismice, supernovele, adică ”explozia” unor stele gigantice, care au o masă de cel puțin opt ori mai mare decât masa Soarelui. Despre ele știm că au o masă limită superioară, numită limita Tolman–Oppenheimer–Volkov și are o valoare cuprinsă între 2.01 to 2.17 mase solare. Limita aceasta este valabilă pentru stelele neutronice care nu au o mișcare de rotație proprie. În cazul celor care se rotesc limita de mai devreme poate crește cu circa 20%.
Atunci când vorbim despre găuri negre ne referim la obiecte care au o gravitație mult mai puternică decât cea a stelelor neutronice. Câmpul lor gravitațional este atât de puternic încât nici măcar lumina nu poate evada de pe suprafața sa. Există mai multe mecanisme care duc la apariția lor. Printre altele, ele pot rezulta în urma unor supernove, caz în care vorbim despre găuri negre stelare. Conform teoriei ele pot avea o masă de minimum 5 mase solare.
Observația
Cercetătorii și-au îndreptat atenția către pulsarul PSR J0514−4002E, care se află în roiul globular NGC 1851, situat la circa 39.500 ani-lumină de noi. Vă reamintesc că un pulsar este o stea neutronică ce se rotește foarte rapid în jurul propriei axe. În cazul PSR J0514−4002E perioada de rotație este de ordinul milisecundelor, mai exact ea are valoare de 5,6 milisecunde.
Această categorie de pulsari sunt adevărate ceasuri atomice cosmice. Perioada lor de rotație este extrem de stabilă și poate fi măsurată cu ajutorul radiotelescoapelor. Deși este viteza de rotație este intrinsec stabilă, ea se poate modifica atunci când pulsarul este în mișcare sau semnalul radio este afectat de un câmp gravitațional foarte puternic. Măsurând această variație a vitezei de rotație se pot deduce proprietățile obiectului care orbitează împreună cu pulsarul.
Pentru a colecta date despre pulsarul PSR J0514−4002E, astrofizicienii au folosit date obținute cu ajutorul rețelei de radiotelescoape MeerKAT din Africa de Sud.
Rețeaua de radiotelescoape MeerKAT
Avem de-a face cu un instrument științific de ultimă generație situat în regiunea Karoo din Africa de Sud. Ea este alcătuită din 64 antene radio, fiecare cu un diametru de 13,5 metri, care lucrează împreună pentru a colecta și analiza undele radio provenite din Univers. MeerKAT este unul dintre cele mai sensibile radiotelescoape din lume și este capabil să detecteze semnale radio extrem de slabe, de la galaxii îndepărtate și alte obiecte cosmice.
Telescopul este operat de Observatorul de Radioastronomie din Africa de Sud (South African Radio Astronomy Observatory, SARAO) și este folosit de astronomi din toată lumea pentru a studia o gamă largă de fenomene astronomice, inclusiv formarea și evoluția galaxiilor, natura găurilor negre și căutarea vieții extraterestra. MeerKAT a adus contribuții semnificative la înțelegerea noastră a universului și a ajutat să răspundă la unele dintre cele mai fundamentale întrebări despre locul nostru în cosmos.
Companionul invizibil
Prin analiza variației frecvenței de rotație a pulsarului PSR J0514−4002E, cercetătorii au putut deduce, prin calcule, că acesta face parte dintr-un sistem binar. Masa acestuia este de circa 3,887 mase solare, iar masa companionului este cuprinsă undeva între 2,09 și 2,71 mase solare. El, companionul, este un obiect invizibil pentru instrumentele astronomice și, în absența pulsarului, ar fi fost imposibil de descoperit.
Masa companionului se încadrează în ceea ce s-ar putea numi „lacuna de masă a găurii negre”, care este reprezentată de intervalul dintre cele mai masive stele neutronice și cele mai ușoare găuri negre stelare.
Ipoteza avută în vedere de către autorii studiului amintit presupune că gaura neagră în jurul căreia se învârte pulsarul PSR J0514−4002E este rezultatul ciocnirii a două stele neutronice. Este nevoie de observații suplimentare pentru a confirma această ipoteză. Autorii articolului din The Coversation îl încheie scriind că ”La granița dintre stelele neutronice și găurile negre există întotdeauna posibilitatea existenței unui obiect astrofizic nou, încă necunoscut. Cu siguranță vor exista multe speculații referitoare la această descoperire, dar este clar că acest sistem reprezintă o mare promisiune pentru a înțelege ce se întâmplă în Univers cu materia aflată la densități extreme.”
