Αρχική › ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ › ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ › Ένας αόρατος συνοδός στον αστερισμό των Ιχθύων

Ένας αόρατος συνοδός στον αστερισμό των Ιχθύων

By on • ( 0 )

Η κίνηση ενός ερυθρού γίγαντα αποκάλυψε ότι περιφέρεται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας του με έναν αόρατο συνοδό. Το αόρατο αντικείμενο ενδέχεται να είναι ένας αστέρας νετρονίων ασυνήθιστα μεγάλης μάζας ή μια μαύρη τρύπα μικρής μάζας.

Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances με τίτλο «Discovery of a likely supermassive neutron star in a remarkably wide binary» ερευνητές από διάφορα πανεπιστήμια και αστεροσκοπεία, περιγράφουν την μελέτη ενός διπλού συστήματος που βρίσκεται χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τη Γη, στον αστερισμό των Ιχθύων. Ένας ερυθρός γίγαντας και ένας αόρατος συνοδός περιφέρονται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους. Ο αόρατος συνοδός ενδέχεται να είναι ένας πολύ μικρός σε διαστάσεις, αλλά «υπέρβαρος» αστέρας νετρονίων. Το σύστημα, που ονομάζεται J0008+0128, εντοπίστηκε με την ανάλυση δεδομένων από το κινεζικό τηλεσκόπιο LAMOST, το πρόγραμμα APOGEE και το διαστημικό παρατηρητήριο Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.

Τα χαρακτηριστικά του ερυθρού γίγαντα μπορούν να εκτιμηθούν από τα παρατηρησιακά δεδομένα: η ακτίνα της σχεδόν κυκλικής τροχιάς του γύρω από το κέντρο μάζας είναι r=2{,}93\times10^{11}\,\mathrm m, η μάζα του είναι m=1{,}67 \mathrm M_\odot, και η περίοδος περιφοράς του T=1{,}053\times10^8\,\mathrm s.
Όμως, μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει αυτό που δεν φαίνεται: ένα κρυμμένο «κάτι» με μεγάλη μάζα M, που αλληλεπιδρά βαρυτικά με τον ερυθρό γίγαντα, ώστε να περιφέρεται γύρω από το κοινό κέντρο μάζας τους.

Μπορούμε να υπολογίσουμε την μάζα Μ του αόρατου αντικειμένου χρησιμοποιώντας απλή φυσική. Αν R είναι η ακτίνα περιφοράς του γύρω από το κέντρο μάζας του συστήματος, τότε ισχύει: mr=MR \Rightarrow R=\frac{m}{M}r και η απόσταση μεταξύ των δύο σωμάτων θα είναι: r+R=r \dfrac{M+m}{M}. Η δύναμη της βαρυτικής έλξης παίζει τον ρόλο της κεντρομόλου δύναμης στον ερυθρό γίγαντα:
G\dfrac{mM}{(r+R)^2} = \dfrac{m v^2}{r}= m \dfrac{4\pi^2r}{T^2}, και αντικαθιστώντας την απόσταση r+R παίρνουμε: \dfrac{M^3}{(M+m)^2}= \dfrac{4 \pi^2 r^3}{G T^2}. Η τελευταία εξίσωση έχει ως άγνωστο την μάζα του αόρατου αστρικού αντικειμένου. Μπορεί να λυθεί αριθμητικά δίνοντας \mathrm M \cong 2{,}14 \mathrm M\odot, πολύ κοντά στην τιμή \mathrm 2{,}20 \mathrm M\odot που υπολογίζεται στην δημοσίευση.

Οι αστροφυσικοί αφού εξέτασαν και απέκλεισαν διαδοχικά έναν μεγάλο κατάλογο πιθανών ερμηνειών, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το αόρατο αντικείμενο είναι πιθανότατα ένας αστέρας νετρονίων, που συνήθως σχηματίζεται από την κατάρρευση του πυρήνα ενός άστρου μεγάλης μάζας κατά την έκρηξή του ως υπερκαινοφανούς, αφήνοντας πίσω του ένα άστρο νετρονίων με διαστάσεις μιας πόλης. Οι περισσότεροι αστέρες νετρονίων έχουν μάζα περίπου 1,4 ηλιακές μάζες (1,4 \mathrm M\odot). Ο συγκεκριμένος, για αγνώστους προς το παρόν λόγους διαφέρει από την τιμή αυτή. Εκτιμάται ότι έχει μάζα \mathrm M=2{,}20^{+0{,}14}_{-0{,}13} \mathrm M\odot.

Το μυστήριο είναι από πού προήλθε αυτή η επιπλέον μάζα. Η λύση του θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τις σύνθετες αστροφυσικές αλληλεπιδράσεις που μπορούν να δημιουργήσουν αστέρες νετρονίων, καθώς και την παράξενη φυσική των ακραίων συνθηκών που επικρατούν στο εσωτερικό τους. Μια φυσική εξήγηση για την αυξημένη μάζα αυτού του αστέρα νετρονίων θα ήταν ότι άντλησε μεγάλες ποσότητες ύλης από τον γειτονικό αστρικό σύντροφό του. Όμως, στο συγκεκριμένο σύστημα, η τροχιά του γύρω από τον ερυθρό γίγαντα είναι υπερβολικά μεγάλη για να έχει συμβεί κάτι τέτοιο.

Απομένουν, λοιπόν, δύο άλλες γενικές δυνατότητες: είτε οι αστέρες νετρονίων μπορούν να σχηματίζονται με πολύ μεγαλύτερη μάζα απ’ όση θεωρούσαμε έως τώρα πιθανή, κι αυτό θα σήμαινε ότι δεν κατανοούμε πολύ καλά τη φυσική των υπερκαινοφανών, είτε η έκρηξη υπερκαινοφανούς που οδήγησε στον σχηματισμό του συγκεκριμένου αντικειμένου προήλθε από τη σύγκρουση και τη συγχώνευση δύο μικρότερων λευκών νάνων. Το δεύτερο σενάριο δεν είναι αδύνατο, αλλά τέτοιες συγκρούσεις πρέπει να είναι πολύ σπάνιες. Εναλλακτικά, αυτό που φαίνεται να είναι ένα μοναδικό αντικείμενο εξαιρετικά μεγάλης μάζας θα μπορούσε στην πραγματικότητα να είναι ένα ζεύγος συνηθισμένων αστέρων νετρονίων που περιφέρονται ο ένας γύρω από τον άλλον, ή ένα διπλό σύστημα αποτελούμενο από έναν αστέρα νετρονίων και έναν λευκό νάνο.

Υπάρχει τουλάχιστον ακόμα μία εκδοχή. Το αόρατο αντικείμενο να είναι τόσο πυκνό, ώστε θα μπορούσε στην πραγματικότητα να είναι μια μαύρη τρύπα πολύ μικρής μάζας. Ίσως αυτή η πιθανότητα να είναι επικρατέστερη, αφού οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι οι τροχιές των δύο σωμάτων είναι σχεδόν κυκλικές.

Επιπλέον παρατηρήσεις με ένα ισχυρό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ θα μπορούσαν να αποκαλύψουν αν το αόρατο αστρικό αντικείμενο είναι μαύρη τρύπα ή αστέρας νετρονίων. Αλλά κάτι τέτοιο είναι πολύ δύσκολο να γίνει προς το παρόν. Ίσως, να μην μπορέσουμε ποτέ να μάθουμε με βεβαιότητα τι είναι αυτό το αντικείμενο, ούτε το πως σχηματίστηκε.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες: Newfound invisible object in space could be a rare supermassive neutron star – https://www.scientificamerican.com/article/newfound-invisible-object-in-space-could-be-a-rare-supermassive-neutron-star/

‹

Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΒΑΡΥΤΗΤΑ, ΡΑΔΙΟΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

Ετικέτες: ,

Σχολιάστε

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.