Există o diferență substanțială între masele celei mai grele stele neutronice măsurate și celei mai ușoare gauri negre măsurate. Această diferență de masă conține informații despre modul în care ambele tipuri de obiecte se formează în timpul supernovelor.
Reprezentare artistică a noul sistem descoperit, care ia în calcul ipoteza că elementul-companion al pulsarului (steaua în albastru-strălucitor) este o gaură neagră. Cele două obiecte cosmice sunt la 8 milioane km depărtare și se orbitează la 7 zile.
© MPIfR; Daniëlle Futselaar (artsource.nl)
Într-un articol recent publicat în revista Science este prezentată descoperirea unui obiect cosmic situat la aproximativ 40.000 de ani-lumină de noi, cu o masă mai mare decât cea a celei mai masive stele de neutroni cunoscute, dar mai mică decât cea a celei mai mici găuri negre cunoscute.
Încă nu se cunoaște cu certitudine ce este acest obiect cosmic; acesta va fi un fel de laborator pentru studiul materiei în condiții extreme.
Viața unei stele
În univers există miliarde și miliarde de stele; în galaxia noastră, Calea Lactee, se găsesc sute de miliarde de stele, una dintre acestea fiind Soarele.
Stelele au un ciclu de viață cu o durată care depinde de masa lor. O stea rămâne relativ stabilă atâta timp cât atracția gravitațională este compensată de procesele de fuziune nucleară care au loc în centrul stelei. Când fuziunea nucleară nu mai are din ce să se alimenteze, acest echilibru se rupe, iar steaua „moare”. Moartea unei stele este un proces mai mult sau mai puțin spectaculos. Atunci când masa acesteia este mare, se naște o stea de neutroni sau o gaură neagră.
Stele neutronice și găuri negre
Ce se întâmplă deci atunci când o stea supermasivă ajunge la finalul vieții? O parte din materia stelei este dispersată în univers în urma formării unei supernove, atunci când gravitația nu mai este compensată de procesele din interiorul stelei. O parte însă din materia stelei colapsează, formând o stea de neutroni sau o gaură neagră.
Dacă masa stelei inițiale este mai mare de circa 8 ori decât cea a Soarelui, dar mai mică de circa 25 de ori decât cea a Soarelui, se naște o stea neutronică: adică o stea care este ca un nucleu enorm, formată în mare parte din neutroni, legați de interacțiunea nucleară tare.
Încă nu se știe însă dacă într-o stea de neutroni pot exista și alte particule exotice, precum cele care conțin quarcuri stranii.
Dacă masa stelei inițiale este foarte mare (mai mare de 25 de ori decât cea a Soarelui), în urma morții stelei se naște o gaură neagră, un obiect foarte misterios, din care nici măcar lumina nu mai poate ieși și a cărui fizică încă nu o cunoaștem.
Încă nu se cunoaște care este limita dintre masa unei stele neutronice și cea a unei găuri negre; în acest context, o nouă descoperire astronomică este extrem de utilă.
Descoperirea unui obiect misterios
Folosind radiotelescopul MeerKAT din Africa de Sud, astronomii au descoperit un nou obiect într-un sistem binar situat într-un cluster globular, NGC 185, la aproximativ 40.000 de ani-lumină de noi.
Practic, au descoperit un nou pulsar radio, PSR J0514-4002E, care face parte dintr-un sistem binar cu două obiecte cosmice.
Unul este pulsarul radio, adică o stea neutronică ce are o rotație rapidă și emite unde radio.
Celălalt obiect are o masă mai mare decât cea mai mare stea de neutroni cunoscută (aproximativ de 2,1 ori masa Soarelui), dar mai mică decât cea mai mică gaură neagră cunoscută (aproximativ de 5 ori masa Soarelui).
Descoperirea a fost posibilă prin studiul pulsarului radio, care se rotește cu o frecvență de aproximativ 170 de ori pe secundă; frecvența pulsarului variază în timp, variabilitatea fiind dată de masa celuilalt obiect din sistemul binar, adică obiectul cosmic misterios.
Ce ar putea fi obiectul misterios?
Astronomii încă dezbat cu privire la natura acestui nou obiect.
O stea de neutroni cu o masă atât de mare rămâne o posibilitate, chiar dacă dificil de imaginat, căci materia din interior ar trebui să fie alcătuită nu doar din neutroni.
O gaură neagră cu o masă atât de mică ar fi extrem de interesantă de studiat.
Pe de altă parte, s-ar putea ca acest obiect să fie compus dintr-o formă de materie diferită față de cea a unei stele de neutroni, o materie formată în parte din quarcuri sau alte forme exotice de materie.
Cert este că noul obiect reprezintă un „laborator cosmic” pentru studiul materiei în condiții extreme și ne va ajuta să înțelegem mai bine fizica nucleară, precum și modul în care acționează gravitația.
