4万光年彼方に新種の天体？

私南の空のはと座にある球状星団 NGC 1851 で、新たに発見された天体が天文学者に謎を投げかけています。 この星は太陽の2.35倍の質量を持っていますが、それ自体は光らないため、普通の星ではないと研究者は報告しています。Science 誌に掲載された論文。 通常、このようなものは中性子星か星かの明確な候補です。 ブラックホール。 しかし、この場合、データは実際にはどちらにも適合しません。つまり、その物体は中性子星であるには重すぎ、ブラックホールであるには非常に軽すぎるのです。 むしろ、物体はこれら 2 つのタイプのコンパクトな物体間のいわゆる質量ギャップにあります。

このため、この珍しい天体が何であるかは不明です。 それは、これまで知られていなかった何かである可能性さえあります。

「物体の性質に関するこれらの可能性はどれも刺激的です」とベンジャミン・スタッパーズ氏は語った。 マンチェスター大学、南アフリカの電波望遠鏡施設「MeerKAT」で行われた観測のプロジェクトリーダーの1人。 「それがブラックホールであれば、重力理論をテストするために使用できます。 それが中性子星であれば、非常に高密度の原子核物理学について新たな洞察が得られるでしょう。」

偉大なスターたちの運命

大きな星がその一生の終わりに超新星爆発で死ぬと、その内部が崩壊し、原子核と同じくらい物質が高密度に詰まった中性子星か、重力が同じくらい強いブラックホールが生成されます。光さえも逃れられないということ。 この理論によれば、中性子星には太陽の 2.2 倍を超える質量を含めることはできません。そうでないと、重力が優勢になり、ブラック ホールが形成されなければなりません。 しかし実際には、ブラック ホールは宇宙で太陽質量約 5 個の範囲でしか見つかりません。

その間にはギャップがあり、これはこれまで天文学者にとって謎でした。 重力波の測定のみが、この質量ギャップ内に孤立した天体が存在することを示していますが、その性質と形成はまだ不明です。 したがって、このような天体の発見は天文学者にとって大きな進歩を意味します。

研究者らはパルサーPSR J0514-4002Eを観察中に奇妙な物体に遭遇した。 パルサーは、強力な磁場を持つ中性子星であり、自らの回転によって規則的な電波パルスを地球に送信します (この場合は 1 秒あたり 170 回)。

これらのパルスの正確な測定により、パルサーが別のコンパクトな、したがって目に見えない天体と密接な二重系を形成していることが科学者に示されました。上のビデオのシミュレーションは、この星座がどのようにして生じたのかを示しています。 軌道データから、このコンパクト天体の質量は 2.09 から 2.71 太陽質量の間であることがわかり、最も可能性の高い値は 2.35 太陽質量です。

しかし、どうしてそのような物体が質量ギャップの中で形成されたのでしょうか? PSR J0514-4002E は球状星団の中に位置しているため、スタッパーズ氏らは複雑な形成史を疑っている。 NGC 1851 には、互いに非常に接近した約 50 万個の星が含まれているためです。 そのため、天文学的なスケールで、二重星が形成されたり、パートナーが入れ替わったりする接近遭遇が頻繁に起こります。

著者らは、パルサーのエキゾチックな伴星が2つの小さな中性子星の合体によって形成され、後のシミュレーションで可視化されたものと同様の接近遭遇の際に初めてパルサーの周りの軌道に入った可能性があると示唆している。