Astrophysik in der Krise? Die Entdeckung eines UFOs könnte alles verändern

Astronomen haben ein Himmelsobjekt entdeckt, das sich jeder Klassifizierung entzieht und möglicherweise eine neue Art kosmischer Entität am Rande der bekannten Physik enthüllt.

Manchmal stoßen Astronomen auf Objekte am Himmel, die wir nicht einfach erklären können. In unserer neuen Forschung veröffentlicht In Wissenschaftenwir berichten über eine solche Entdeckung, die wahrscheinlich Debatten und Spekulationen auslösen wird.

Neutronensterne gehören zu den dichtesten Objekten im Universum. Kompakt wie der Kern eines Atoms, aber so groß wie eine Stadt, überschreitet es die Grenzen unseres Verständnisses der ultimativen Materie. Je schwerer ein Neutronenstern ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass er irgendwann in etwas Dichteres kollabiert: ein Schwarzes Loch.

Eine künstlerische Darstellung des Systems unter der Annahme, dass der massereiche Begleitstern ein Schwarzes Loch ist. Der hellste Hintergrundstern ist sein umlaufender Begleiter, der Radiopulsar PSR J0514-4002E. Die beiden Sterne sind 8 Millionen Kilometer voneinander entfernt und umkreisen einander alle 7 Tage. Bildnachweis: Daniel Futselaar (artsource.nl)

Rand des Verständnisses: Neutronensterne und Schwarze Löcher

Diese astrophysikalischen Objekte sind so dicht und ihre Schwerkraft so stark, dass ihre Kerne – was auch immer sie sein mögen – dauerhaft vom Universum durch Ereignishorizonte verdeckt sind: Oberflächen völliger Dunkelheit, aus denen kein Licht entkommen kann.

Wenn wir die Physik am Wendepunkt zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern verstehen wollen, müssen wir Objekte an diesen Grenzen finden. Insbesondere müssen wir Objekte finden, für die wir über lange Zeiträume präzise Messungen durchführen können. Und genau das haben wir gefunden – ein Objekt, das nicht eindeutig A ist Neutronenstern Noch ein schwarzes Loch.

Hubble-Weltraumteleskopbild des Kugelsternhaufens NGC 1851. Bildquelle: NASA, ESA und G. Piotto (Università degli Studi di Padova); Bearbeiter: Gladys Cooper (NASA/The Catholic University of America)

Ein kosmischer Tanz in NGC 1851

Dies geschah beim Blick tief in den Sternhaufen NGC 1851 Dass wir etwas entdeckt haben, das wie ein Sternenpaar aussieht, bietet neue Einblicke in die extremen Grenzen der Materie im Universum. Das System besteht aus einer Millisekunde PulsarEs handelt sich um eine Art schnell rotierender Neutronenstern, der bei seiner Rotation Radiolichtstrahlen durch das Universum fegt, und es handelt sich um ein massives, verborgenes Objekt unbekannter Natur.

Das massive Objekt ist dunkel, das heißt, es ist bei allen Lichtfrequenzen unsichtbar – vom Radio bis zu den Lichtbändern, Röntgen- und Gammastrahlen. Unter anderen Umständen würde dies eine Untersuchung unmöglich machen, aber hier kommt uns der Millisekundenpulsar zu Hilfe.

Millisekundenpulsare sind wie kosmische Atomuhren. Ihre Rotationen sind unglaublich stabil und können durch die Erkennung des regelmäßigen Radioimpulses, den sie erzeugen, genau gemessen werden. Obwohl er an sich konstant ist, ändert sich der beobachtete Spin, wenn der Pulsar in Bewegung ist oder wenn sein Signal durch ein starkes Gravitationsfeld beeinflusst wird. Durch die Beobachtung dieser Veränderungen können wir die Eigenschaften von Objekten in den Umlaufbahnen von Pulsaren messen.

Das Team nutzte das empfindliche Radioteleskop MeerKAT, das sich in der Halbwüstenregion Karoo in Südafrika befindet. Bildnachweis: Sarao

Lüften Sie das Geheimnis mit MeerKAT

Wir haben unser internationales Team von Astronomen eingesetzt Erdmännchen-Radioteleskop In Südafrika werden solche Beobachtungen an einem System durchgeführt, das als NGC 1851E bezeichnet wird.

Dies ermöglichte es uns, die Umlaufbahnen der beiden Objekte genau zu beschreiben und zu zeigen, dass sich ihr Punkt der größten Annäherung mit der Zeit ändert. Diese Änderungen werden beschrieben von Einsteins Relativitätstheorie Die Änderungsgeschwindigkeit verrät uns die Gesamtmasse der Objekte im System.

Unsere Beobachtungen ergaben, dass das System NGC 1851E etwa viermal so viel wiegt wie unsere Sonne und dass der dunkle Begleiter wie ein Pulsar ein kompaktes Objekt war – viel dichter als ein normaler Stern. Die massereichsten Neutronensterne wiegen etwa die doppelte Masse der Sonne. Wenn es sich also um ein Doppel-Neutronensternsystem handelt (bekannte und gut untersuchte Systeme), muss es zwei der schwersten Neutronensterne enthalten, die jemals entdeckt wurden.

Um die Natur des Begleiters aufzudecken, müssen wir verstehen, wie die Masse im interstellaren System verteilt ist. Mithilfe der allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein können wir das System im Detail modellieren und eine Masse für den Begleiter ermitteln, die zwischen dem 2,09- und 2,71-fachen der Sonnenmasse liegt.

Die Masse des Begleiters liegt in der „Massenlücke Schwarzer Löcher“, die zwischen den schwersten möglichen Neutronensternen liegt, von denen angenommen wird, dass sie eine Masse von etwa 2,2 Sonnenmassen haben, und den leichtesten Schwarzen Löchern, die durch Sternkollaps entstehen können und eine Masse haben von etwa 5 Sonnenmassen. Die Beschaffenheit und Zusammensetzung der Objekte in dieser Lücke ist eine herausragende Frage der Astrophysik.

Potentielle Kandidaten

Was genau haben wir dann gefunden?

Mögliche Entstehungsgeschichte des Radiopulsars NGC 1851E und seines seltsamen Begleitsterns. Bildnachweis: Thomas Torres (Universität Aalborg/MPIfR)

Eine attraktive Möglichkeit besteht darin, dass wir einen Pulsar entdeckt haben, der die Überreste einer Verschmelzung (Kollision) zweier Neutronensterne umkreist. Diese ungewöhnliche Konfiguration wurde durch die dichte Packung der Sterne in NGC 1851 ermöglicht.

Auf dieser überfüllten Tanzfläche umkreisen die Stars einander und tauschen in einem endlosen Walzer ihre Partner. Würden zwei Neutronensterne zu nahe aneinander geschleudert, würde ihr Tanz katastrophal enden.

Das durch ihre Kollision entstandene Schwarze Loch, das viel leichter sein kann als solche, die durch kollabierende Sterne entstehen, kann frei durch den Sternhaufen wandern, bis es ein weiteres Paar tanzender Tänzer findet, sich unverschämt einfügt und den leichteren Partner verjagt. In Behandlung. Es ist dieser Mechanismus von Kollisionen und Austausch, der zu dem System führen könnte, das wir heute beobachten.

Bemühen Sie sich weiter

Wir sind mit diesem System noch nicht fertig. Es wird bereits daran gearbeitet, die wahre Natur des Begleiters endgültig zu bestimmen und zu enthüllen, ob wir das leichteste Schwarze Loch oder den massereichsten Neutronenstern entdeckt haben – oder vielleicht auch keines von beiden.

An der Grenze zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern besteht immer die Möglichkeit neuer, noch unbekannter astrophysikalischer Objekte.

Dieser Entdeckung werden sicherlich noch viele Spekulationen folgen, aber es ist bereits klar, dass dieses System enorm vielversprechend ist, wenn es darum geht, zu verstehen, was in den extremsten Umgebungen des Universums wirklich mit Materie passiert.

geschrieben von:

• Ewan D. Baar – Projektwissenschaftler für Transitsterne und Pulsare in Zusammenarbeit mit MeerKAT (TRAPUM), Max-Planck-Institut für Radioastronomie
• Arunima Dutta – Doktorandin in der Forschungsabteilung für Grundlagenphysik in der Radioastronomie, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
• Benjamin Stubbers – Professor für Astrophysik, Universität Manchester

Angepasst an einen Artikel, der ursprünglich in veröffentlicht wurde Gespräch.