天体物理学は危機に？ UFOの発見はすべてを変えるかもしれない

天文学者たちは分類を無視した天体を発見し、おそらく既知の物理学の限界にある新しいタイプの宇宙実体を明らかにしました。

天文学者は、空で簡単に説明できない天体に遭遇することがあります。 私たちの新しい研究では、 出版された で 科学、議論や憶測を呼び起こしそうなこのような発見を報告します。

中性子星は、宇宙で最も密度の高い天体の一部です。 原子核のようにコンパクトですが、都市と同じくらい大きく、究極の物質についての私たちの理解の限界を超えています。 中性子星が重ければ重いほど、最終的に崩壊してより密度の高いもの、つまりブラックホールになる可能性が高くなります。

大質量伴星がブラックホールであると仮定した、アーティストによる星系のレンダリング。 最も明るい背景の星は、その周回軌道にある伴星である電波パルサー PSR J0514-4002E です。 2 つの星は 800 万キロメートル離れており、7 日ごとに互いに公転します。 クレジット: Daniel Futselaar (artsource.nl)

理解の限界: 中性子星とブラックホール

これらの天体物理学的物体は非常に密度が高く、重力が非常に強いため、その核は、それが何であれ、事象の地平線、つまり光が逃れることのできない完全な暗闇の表面によって宇宙から永久に覆われています。

中性子星とブラックホールの間の転換点における物理学を理解したい場合は、これらの境界にある物体を見つけなければなりません。 特に、長期間にわたって正確な測定を行うことができるオブジェクトを見つけなければなりません。 そしてそれがまさに私たちが見つけたものです – 明らかに A ではないオブジェクトです 中性子星 でもない ブラックホール。

ハッブル宇宙望遠鏡による球状星団NGC 1851の画像。 画像出典: NASA、ESA、G. ピオット (パドヴァ大学); プロセッサ: Gladys Cooper (NASA/アメリカ カトリック大学)

NGC 1851 の宇宙のダンス

星団の奥を覗いたときのことです NGC1851 私たちが一対の星のように見えるものを発見したことは、宇宙における物質の極限についての新たな洞察を提供します。 システムは 1 ミリ秒で構成されます パルサーこれは高速回転する中性子星の一種で、回転しながら電波光線を宇宙全体に広げ、性質が未知の巨大な隠された天体です。

この巨大な物体は暗い。つまり、ラジオから光の帯域、X線、ガンマ線に至るまで、光のあらゆる周波数で見えない。 他の状況では、これにより研究が不可能になりますが、ここでミリ秒パルサーが役に立ちます。

ミリ秒パルサーは宇宙の原子時計のようなものです。 それらの回転は信じられないほど安定しており、それらが生成する定期的な電波パルスを検出することで正確に測定できます。 本質的に一定ではありますが、パルサーが運動しているとき、またはその信号が強い重力場の影響を受けると、観測されるスピンは変化します。 これらの変化を観察することで、パルサーの軌道上の物体の性質を測定することができます。

研究チームは、南アフリカの半砂漠カルー地域にある高感度電波望遠鏡 MeerKAT を使用しました。 クレジット: サラオ

MeerKAT で謎を解き明かす

私たちは国際的な天文学者チームを活用しました ミーアキャット電波望遠鏡 南アフリカでは、NGC 1851E と呼ばれるこのシステムの観測が行われました。

これにより、2 つの天体の軌道を正確に詳細に把握することができ、最接近点が時間とともに変化することがわかりました。 これらの変化は次のように説明されます。 アインシュタインの相対性理論 変化の速度から、システム内のオブジェクトの合計質量がわかります。

私たちの観測により、NGC 1851E 系の重さは太陽の約 4 倍であり、暗黒伴星はパルサーのように、通常の星よりもはるかに密度の高いコンパクトな天体であることが明らかになりました。 最も重い中性子星の重さは太陽の約 2 倍であるため、これが二重中性子星系 (よく知られ、よく研究されている系) である場合、これまでに発見された中で最も重い中性子星が 2 つ含まれているはずです。

伴星の性質を明らかにするには、星間系で質量がどのように分布しているかを理解する必要があります。 再びアインシュタインの一般相対性理論を使用すると、系を詳細にモデル化し、伴星の質量が太陽の質量の 2.09 ～ 2.71 倍であることがわかります。

この伴星の質量は、太陽質量約 2.2 倍の質量を持つ考えられる最も重い中性子星と、星の崩壊で形成される可能性のある最も軽いブラックホールの間にある「ブラックホール質量ギャップ」内に収まります。太陽質量約5個分。 このギャップにある物体の性質と構成は、天体物理学における未解決の問題です。

潜在的な候補者

それで、私たちはいったい何を見つけたのでしょうか？

電波パルサー NGC 1851E とその奇妙な伴星の形成史の可能性。 クレジット: Thomas Torres (オールボー大学/MPIfR)

魅力的な可能性としては、2 つの中性子星の合体 (衝突) の残骸の周りを周回するパルサーが発見されたということです。 この珍しい配置は、NGC 1851 の星が高密度に詰まっていることによって可能になりました。

この混雑したダンスフロアでは、スターたちがお互いの周りを回り、無限のワルツでパートナーを交換します。 2 つの中性子星が互いに近づきすぎた場合、そのダンスは悲惨な結末を迎えるでしょう。

星々の衝突によってできたブラックホールは、星々の崩壊によってできたブラックホールよりもはるかに軽い可能性があり、別のワルツダンサーのペアを見つけるまで星団の中を自由に歩き回り、厚かましくも自分自身を挿入し、より軽いパートナーを追い払います。 治療中。 この衝突と交換のメカニズムが、今日私たちが観察しているシステムにつながる可能性があります。

努力を続ける

このシステムはまだ終わっていません。 この伴星の本当の性質を決定的に決定し、最も軽いブラックホールか最も重い中性子星を発見したか、あるいはおそらくどちらも発見していないかを明らかにするための研究がすでに進行中である。

中性子星とブラックホールの境界には、まだ未知の新しい天体が存在する可能性が常にあります。

この発見には多くの憶測が飛び交うことは間違いないが、すでに明らかなことは、宇宙の最も極端な環境で実際に何が起こるかを理解する上で、このシステムには大きな可能性があるということだ。

によって書かれた：

• ユアン D. Baar – マックス・プランク電波天文学研究所の MeerKAT (TRAPUM) と協力した、トランジット星とパルサーのプロジェクト科学者
• アルニマ・ダッタ – マックス・プランク電波天文学研究所、電波天文学基礎物理研究部博士課程候補者
• ベンジャミン・スタッバース – マンチェスター大学天体物理学教授

に最初に掲載された記事を改​​作したもの 会話。