Нейтронные звезды имеют такую же плотность, как ядро атома. Они содержат материю звезды в сфере шириной всего в дюжину километров. И они находятся на расстоянии световых лет. Как же нам понять их внутреннюю структуру? Один из способов — просто покрутить его. Просто вращайте его все быстрее и быстрее, пока он не достигнет максимального предела. Этот предел может рассказать нам о том, как нейтронные звезды держатся вместе и даже о том, как они могут образовываться. Очевидно, что на самом деле мы не можем раскрутить нейтронную звезду, но это может произойти естественным путем, и это одна из причин, по которой астрономы интересуются этими максимально вращающимися звездами. А недавно команда обнаружила новый.
Все нейтронные звезды вращаются вокруг своей оси. Они образуются в результате коллапса ядра массивной звезды, и точно так же, как фигурист вращается быстрее, когда тянет руки, нейтронная звезда раскручивается во время формирования. Молодые нейтронные звезды могут вращаться сотни раз в секунду, хотя с возрастом их скорость обычно замедляется. Взаимодействие между их магнитными полями и межзвездным пространством приводит к снижению скорости их вращения. Вот почему, например, мы можем наблюдать, как пульсары со временем постепенно замедляются.
Но у многих нейтронных звезд есть двойной компаньон. Если их компаньоном окажется обычная звезда, вращающаяся по близкой орбите, нейтронная звезда может оторвать часть внешнего слоя компаньона и захватить его. Медленный обмен веществом может привести к ускорению нейтронной звезды, поскольку она по сути крадет часть орбитального углового момента компаньона. Их называют миллисекундными пульсарами, потому что они излучают радиоимпульсы каждые несколько миллисекунд. Это самые быстро вращающиеся звезды в космосе.
Итак, насколько быстро могут вращаться эти нейтронные звезды? Рекорд самого быстро вращающегося пульсара принадлежит PSR J1748–2446ad. Наблюдения 2004 и 2005 годов подтвердили, что она вращается со скоростью 716 раз в секунду. Это немного быстрее, чем номер два, который вращается со скоростью 707 раз в секунду. Новое исследование обнаружило еще одну нейтронную звезду, вращающуюся со скоростью 716 раз в секунду, и она интересна тем, что это не пульсар.
Известный как 4U 1820-30, он является частью бинарной рентгеновской системы. Когда нейтронная звезда захватывает материал у своего спутника, часть ее поверхности нагревается до такой степени, что она испускает рентгеновские лучи. По мере вращения нейтронной звезды горячая точка то появляется, то исчезает из поля зрения, и мы наблюдаем периодическую пульсацию рентгеновских лучей. Используя рентгеновский телескоп НАСА NICER, команда наблюдала двойную систему с 2017 по 2021 год и получила данные о 15 мощных рентгеновских всплесках. Один из этих всплесков имел четкую периодичность 716 Гц. Это убедительно свидетельствует о том, что нейтронная звезда вращается с такой скоростью.
Хотя это может быть просто статистической случайностью, тот факт, что теперь у нас есть две нейтронные звезды с частотой 716 Гц, обнаруженные двумя разными способами, позволяет предположить, что они могут находиться вблизи максимального предела вращения нейтронной звезды.
Ссылка: Джайсавал, Гаурава К. и др. «Комплексное исследование термоядерных рентгеновских всплесков от 4U 1820–1830 годов с помощью NICER: взаимодействие аккреционных дисков и потенциальное всплесковое колебание». Астрофизический журнал 975.1 (2024): 67.
