Астрофизики обнаружили одну из самых быстровращающихся нейтронных звезд во Вселенной

Ультракомпактная двойная система 4U 1820–30, расположенная на расстоянии 27 400 световых лет от нашей планеты, в шаровом скоплении NGC 6624 в созвездии Стрельца, состоит из нейтронной звезды и ее компаньона — вероятно, белого карлика размером с Землю. Период ее вращения вокруг общего центра масс двух звезд составляет рекордно малые 11,4 минуты. 

В исследовании, результаты которого представлены в журнале The Astrophysical Journal, ученые из Национального космического института Дании (DTU Space) в сотрудничестве с коллегами из других стран описали 15 термоядерных вспышек, наблюдаемых в рентгеновском диапазоне в системе 4U 1820–30 с 2017 по 2022 год с помощью прибора NASA NICER. 

Во время анализа одной из вспышек команда обнаружила колебания с частотой 716 герц и предположила, что наблюдает нейтронную звезду, которая совершает 716 оборотов в секунду вокруг своей оси. Из-за мощной гравитации объект поглощает материал от компаньона — белого карлика. Напомним, когда на поверхности нейтронной звезды накапливается достаточное количество вещества, она становится в 100 тысяч раз ярче Солнца и в результате мощного термоядерного взрыва высвобождает колоссальное количество энергии.

Авторы нового исследования отметили, что если дальнейшие наблюдения подтвердят сделанные ими выводы, объект 4U 1820–30 разделит статус самой быстровращающейся нейтронной звезды со звездой PSR J1748–2446ad, расположенной в шаровом скоплении Terzan 5. Она тоже совершает 716 оборотов в секунду вокруг своей оси. 

Примечательно, что во всех зафиксированных вспышках наблюдалось расширение атмосферы нейтронной звезды, которое происходит, когда ее поверхность резко расширяется из-за мощного выброса энергии, а затем возвращается к своему исходному состоянию. Радиус расширения одной из вспышек достиг 902 километров.

Результаты также показали, что вспышки меняют ионизацию аккреционного диска — структуры из материи, вращающейся вокруг нейтронной звезды и постепенно падающей на нее. Это, по мнению астрофизиков, указывает на сложное взаимодействие между вспышками и аккрецирующим материалом. 

Таким образом, команда обнаружила кандидата в одну из самых быстровращающихся нейтронных звезд. Открытие близко подходит к теоретическому лимиту скорости вращения нейтронных звезд (считается, что он составляет приблизительно 730 герц) и может значительно расширить знания о фундаментальных физических законах во Вселенной. 

Астрофизики планируют продолжить наблюдения за 4U 1820–30, чтобы подтвердить зафиксированные колебания и изучить механизмы, которые приводят к столь экстремальным явлениям. Дальнейшие исследования позволят получить ценную информацию о свойствах сверхплотной материи в ядрах нейтронных звезд и лучше понять процессы, ограничивающие скорость их вращения.