Astronomer opdager den mest massive neutronstjerne, der nogensinde er målt

Forskere fra West Virginia University har hjulpet med at opdage den mest massive neutronstjerne til dato, et gennembrud afsløret gennem Green Bank Telescope i Pocahontas County.

Neutronstjernen, kaldet J0740+6620, er en hurtigt roterende pulsar, der pakker 2,17 gange solens masse (som er 333, 000 gange Jordens masse) ind i en kugle kun 20-30 kilometer, eller omkring 15 miles, et kors. Denne måling nærmer sig grænserne for, hvor massiv og kompakt en enkelt genstand kan blive uden at knuse sig selv ned i et sort hul.

Stjernen blev opdaget cirka 4, 600 lysår fra Jorden. Et lysår er omkring seks billioner miles.

Disse fund, fra National Science Foundation-finansierede NANOGrav Physics Frontiers Center, blev offentliggjort i dag (16. september) i Natur astronomi .

Forfattere på papiret inkluderer Duncan Lorimer, astronomiprofessor og Eberly College of Arts and Sciences associeret dekan for forskning; Eberly Distinguished Professor i fysik og astronomi Maura McLaughlin; Nate Garver-Daniels, systemadministrator i Institut for Fysik og Astronomi; og postdocs og tidligere studerende Harsha Blumer, Paul Brook, Pete Gentile, Megan Jones og Michael Lam.

Opdagelsen er et af mange serendipitale resultater, McLaughlin sagde, der er dukket op under rutineobservationer taget som led i en søgen efter gravitationsbølger.

"På Green Bank, vi forsøger at detektere gravitationsbølger fra pulsarer, sagde hun. For at gøre det, vi skal observere masser af millisekunders pulsarer, som er hurtigt roterende neutronstjerner. Dette (opdagelsen) er ikke et gravitationsbølgedetektionspapir, men et af mange vigtige resultater, som er opstået fra vores observationer."

Pulsarens masse blev målt gennem et fænomen kendt som "Shapiro Delay". I det væsentlige, tyngdekraften fra en hvid dværg-ledsagerstjerne fordrejer rummet omkring den, i overensstemmelse med Einsteins generelle relativitetsteori. Dette får impulserne fra pulsaren til at rejse en lille smule længere, når de rejser gennem den forvrængede rumtid omkring hvid dværg. Denne forsinkelse fortæller dem massen af ​​den hvide dværg, som igen giver en massemåling af neutronstjernen.

Neutronstjerner er de komprimerede rester af massive stjerner, der er blevet supernova. De bliver til, når kæmpestjerner dør i supernovaer og deres kerne kollapser, hvor protoner og elektroner smelter ind i hinanden og danner neutroner.

For at visualisere massen af ​​den opdagede neutronstjerne, en enkelt sukkerterning af neutronstjernemateriale ville veje 100 millioner tons her på Jorden, eller omtrent det samme som hele den menneskelige befolkning.

Mens astronomer og fysikere har studeret disse objekter i årtier, mange mysterier forbliver om arten af ​​deres indre:Bliver knuste neutroner "superflydende" og flyder frit? Nedbrydes de til en suppe af subatomære kvarker eller andre eksotiske partikler? Hvad er vendepunktet, når tyngdekraften vinder over stoffet og danner et sort hul?

"Disse stjerner er meget eksotiske, " sagde McLaughlin. "Vi ved ikke, hvad de er lavet af, og et virkelig vigtigt spørgsmål er, "Hvor massiv kan du gøre en af ​​disse stjerner?" Det har implikationer for meget eksotisk materiale, som vi simpelthen ikke kan skabe i et laboratorium på Jorden."

Pulsarer får deres navn på grund af de to stråler af radiobølger, de udsender fra deres magnetiske poler. Disse bjælker fejer hen over rummet på en fyrtårnslignende måde. Nogle roterer hundredvis af gange hvert sekund.

Da pulsarer spinder med en så fænomenal hastighed og regelmæssighed, astronomer kan bruge dem som den kosmiske ækvivalent til atomure. Sådan præcis tidtagning hjælper astronomer med at studere rumtidens natur, måle masserne af stjerneobjekter og forbedre deres forståelse af den generelle relativitetsteori.