НАУКА: Сминая пространство-время ↓

Ученые обнаружили следы пространственно-временных искажений вблизи нейтронной звезды, а заодно разработали метод определения размеров подобных звезд. До сих пор искажения данного типа, предсказанные еще Эйнштейном, регистрировались только в окрестностях черных дыр, но возле объектов из обычной материи, пускай и в очень экзотической форме, они наблюдаются впервые.

Нейтроные звезды — очень плотные объекты: при диаметре в 10-20 км они обладают массой, приблизительно соответствующей полутора Солнцам. Несколько стаканов вещества нейтронной звезды весят куда больше, чем гора Эверест вместе со всеми ее предгорьями, альпинистам и их снаряжением. Исследование нейтронных звезд сопряжено с поиском ответов на самые фундаментальные вопросы современной физики. Давление внутри них настолько велико, что вещество там может существовать только в виде вырожденного нейтронного газа – весьма экзотического состояния материи, о свойствах которого ученым пока мало что известно.

Нейтронные звезды являются, по видимому, самыми плотными видимыми объектами во Вселенной. Дальнейшее сжатие вещества должно приводить к образованию черной дыры, обнаружить которую можно лишь по косвенным признакам. Будучи очень компактными и вместе с тем массивными, нейтронные звезды создают вблизи себя мощнейшее гравитационное поле, которое, согласно Общей Теории Относительности (ОТО), есть ни что иное, как искажение пространственно-временного континуума.

Группа астрономов во главе с Йоном Миллером (Jon Miller) сумела обнаружить признаки искажения пространства возле нейтронной звезды, подтвердив тем самым некоторые следствия ОТО. Открытие было совершено в ходе исследования системы X-1 в созвездии Змеи с помощью пары рентгеновских телескопов – наземного Newton и орбитального Suzaku.

В составе системы можно найти и обыкновенную, и нейтронную звезду, окруженную аккреционным диском, состоящим из материи, которую нейтронная звезда ворует у своей компаньонки. По мере приближения к звезде облако пыли и газа раскручивается все сильнее, разогревается и начинает излучать в рентгеновском диапазоне. (Нечто подобное происходит в окрестностях черных дыр, только в куда более крупных масштабах). Измерения показали, что у самой поверхности звезды материя разгоняется до скорости, составляющей 40% от теоретического максимума, то есть скорости света. Исследователей заинтересовали, в первую очередь, спектральные линии атомов железа, обнаруженные в излучении диска. В ходе предыдущих исследований нейтронных звезд подобные линии уже регистрировались, однако возможности аппаратуры не позволяли точно определить их форму и свойства.

Cпектральные линии железа системы X-1 оказались искажены: отчасти наблюдаемые изменения можно объяснить экстремальными скоростями, с которыми движется изучаемое вещество, и сопутствующим эффектом красного смещения. Однако значительная доля искажений поддается объяснению только с позиций ОТО, из которой вытекает целый ряд необычных эффектов вблизи сильных источников гравитации. Как объясняют исследователи, в данном случае спектральные линии железа в сторону более длинных волн смещает не что иное, как искаженное пространство-время.

Надо сказать, что следы пространственно-временных искажений уже регистрировались астрономами вблизи черных дыр, однако возле нейтронных звезд их наблюдают впервые. С учетом полученных данных, ученые смогли разработать методику определения радиуса нейтронных звезд по скорости, с которой двигаются внутренние области аккреционного диска. Кроме того, им удалось уточнить верхний предел размеров нейтронных звезд.

Поясняет еще один участник исследования Эдвард Кэккет (Edward Cackett): «У самой поверхности нейтронной звезды газ движется с наибольшей скоростью. Внутренний диаметр аккреционного диска по вполне очевидным причинам не может быть меньше диаметра звезды, поэтому, зная максимально возможную скорость газа, мы можем вычислить и максимально возможный размер центрального тела. Согласно нашим расчетам, верхний предел диаметра нейтронных звезд находится в пределах от 29 до 33 км. Эти цифры хорошо соответствуют результатам других измерений».

Нейтронные звезды не так давно оказались способными и к другой активности, ранее считавшейся прерогативной черных дыр – к выбросам релятивистских джетов, струй разогнанной до колоссальных скоростей плазмы. А не так давно были обнаружены следы и крайне редкого вида нейтронной звезды – магнитара.

По публикации Space Daily