Астрономы нашли новый способ "взвешивать" нейтронные звезды - «Наука и технологии»

Исследователи из университета Саутгемптона (University of Southampton) разработали новый способ, позволяющий с достаточно высокой точностью измерить массу пульсаров - вращающихся с высокой скоростью нейтронных звезд, обладающих чрезвычайно сильным магнитным полем. Такие звезды являются останками сверхмассивных звезд, взорвавшихся сверхновыми, и раньше астрономы определяли их массу, изучая движение планет, звезд и других спутников, удерживаемых гравитационными силами пульсара.

Новый метод позволяет вычислить массу не только старых пульсаров, но и молодых, которые еще не успели обзавестись окружением и которые находятся в космосе в полном одиночестве. "В отношении измерений характеристик пульсаров нам пришлось использовать фундаментальные принципы ядерной физики, а не наблюдения за силами гравитации" - рассказывает Уинн Хо (Wynn Ho), доктор математических наук из университета Саутгемптона, - "И разработанный нами способ может буквально преобразить некоторые методы, которые мы используем для измерений параметров самых разных космических объектов".

Известно, что вращающиеся пульсары излучают луч электромагнитного излучения, сигнал, который может быть обнаружен при помощи радиотелескопов. Из-за вращения пульсара и движения Земли этот сигнал является прерывистым. Старые пульсары имеют очень стабильную скорость вращения и их сигнал следует со строго определенным периодом, чего не скажешь о молодых пульсарах, которые продолжают "трястись" после взрыва, то ускоряясь, то замедляясь в течение короткого промежутка времени.

Неравномерность скорости вращения возникает из-за того, что супержидкость ядра быстро вращающейся нейтронной звезды передает энергию своего вращения коре звезды. "Представьте себе пульсар как тарелку с супом. Посередине этой тарелки с одной скоростью вращается картофелина, а жидкость супа вращается в этом же направлении быстрее" - объясняет профессор Хо, - "Разница между скоростями вращения приведет к тому, что картофелина начнет ускоряться, и чем больше масса жидкости супа, тем быстрей она будет это делать".

Взяв за основу эту идею и последние данные, полученные при помощи современных радио- и рентгеновских телескопов, ученые разработали математическую модель, позволяющую вычислить массу молодого пульсара по колебаниям скорости его вращения. В основе этой модели лежит явление сверхтекучести, которым обладает супержидкость ядра звезды и которая определяет образование вихрей на границе ядра и коры пульсара. Комбинируя расчетные данные и данные наблюдений можно достаточно точно определить массу звезды.

Данная методика будет использована в самом ближайшем будущем при обработке данных, которые будут собираться радиотелескопами следующих поколений, таких, как Square Kilometre Array (SKA) и Low Frequency Array (LOFAR), последний из которых предназначен специально для поисков новых и изучения известных астрономам пульсаров.