Nauji stebėjimai leido įvertinti neutroninės žvaigždės, kurios masė yra 1, 4, dydį tik 26 kilometrų atstumu - atrodo, kad jos tankio nepakanka, kad branduolyje esanti medžiaga virstų „kvarko materija“.
Gyvenimo pabaigoje masyvios žvaigždės sugriūna pagal savo svorį ir išsiveržia į supernovas. Jų vietoje susidaro juodoji skylė, o jei žvaigždės dydžio tam nepakanka, lieka neutroninė žvaigždė. Tokie objektai turi išskirtinį tankį: Saulės masę ir dar daugiau galima suspausti iki didelio miesto dydžio, poros dešimčių kilometrų.
Manoma, kad neutroninės žvaigždės turi tam tikrą struktūrą. Išorėje juos supa silpna vandenilio-helio atmosfera, tada prasideda pluta. Be to, slėgis kaupiasi iki branduolio, kur net atomai sunaikinami, elektronai ir protonai susilieja, sudarydami milžiniško tankio išsigimusios neutroninės medžiagos „sriubą“. Vidinės šerdies, esančios pačiame tokios žvaigždės centre, būklė yra visiškai nežinoma. Gali būti, kad ir čia nėra išsaugomi neutronai, kurie suskyla į atskirus komponentus ir virsta kvarko plazma.
Akivaizdžiausias būdas tai išsiaiškinti - tiksliai išmatuoti skirtingų neutronų žvaigždžių mases ir skersmenis, kad būtų galima apskaičiuoti tankį ir patikrinti, ar neutronai „išgyvena“tokiomis sąlygomis. Mokslininkai neseniai atliko tokius stebėjimus dėl žvaigždės PSR J0740 + 6620 (J0740), esančios Žirafos žvaigždyne, už 3600 šviesmečių. Astronomai pranešė apie juos Amerikos fizinės draugijos susirinkime, surengtame internete. Straipsniai ruošiami publikavimui, tačiau kol kas apie darbą pranešama NASA išplatintame pranešime spaudai.
Apskaičiuota, kad J0740 masė yra 2,1 saulės masės, o norėdami sužinoti jo skersmenį, autoriai panaudojo ISS laive veikiantį rentgeno teleskopą NICER. Ši žvaigždė greitai sukasi beveik 350 apsisukimų per sekundę, iš jos magnetinių polių išskirdama siaurus spinduliuotės srautus. Kiekvieną kartą, kai šie spinduliai atsitrenkia į mus, J0740 užsidega kaip ryškus pulsaras.
NASA NICER testuoja materijos ribas
Be to, milžiniška neutronų žvaigždės gravitacija gali labai iškreipti fotonų trajektorijas, todėl dalis šviesos iš priešingos pusės gali mus pasiekti, lenkdama aplink jos paviršių. Dėl šios priežasties jis gali atrodyti didesnis už tikrąjį dydį, o spinduliuojančios zonos niekada neišeina iš akių, tik keičia regimąjį ryškumą. NICER leido išmatuoti tokius svyravimus, kurių skiriamoji geba viršija 100 nanosekundžių.
Remdamiesi surinktais duomenimis, dvi nepriklausomos astrofizikų komandos iš Nyderlandų ir JAV apskaičiavo J0740 skersmenį (1, 2). Jie įvertino atitinkamai 24, 8 ir 27, 4 kilometrus, nors šie skaičiai patenka į abiejuose skaičiavimuose leidžiamą intervalą. Bet kokiu atveju, ši neutronų žvaigždė toli gražu nėra tokia tanki, kaip galima pamanyti. Tai reiškia, kad vargu ar jo vidinė šerdis bus pakankamai stipriai suspausta, kad taptų gryna kvarko medžiaga.
Matyt, ji išlaiko sudėtingesnę struktūrą: gali būti, kad šiuo atveju medžiaga apima atskirų neutronų, protonų ir kvarkų mišinį. Tačiau skaičiavimai dar turi būti atlikti remiantis naujais duomenimis apie J0740 matmenis.
Kitas mokslininkų padarytas atradimas yra įdomus. Manoma, kad kadangi spinduliuojantys regionai yra skirtinguose neutronų žvaigždės poliuose, iš jų sklindantys spinduliai turėtų būti nukreipti priešingomis kryptimis. Tačiau NICER parodė, kad jie yra tame pačiame pusrutulyje, o spinduliai skiriasi kampu. Mokslininkai mano, kad taip pasireiškia neįtikėtinai galingi J0740 magnetiniai laukai.