Кредит зображення: ESA
Незабаром після Великого вибуху вважали, що вся справа у Всесвіті була розбита на її найменші компоненти. За допомогою космічного телескопа XMM-Ньютона команда астрономів намагається обчислити «компактність» декількох нейтронних зірок - щоб побачити, чи не виходять вони за щільність нормальної речовини.
Частка секунди після Великого вибуху вся споконвічна супа речовини у Всесвіті була "розбита" на її найважливіші складові. Вважалося, що назавжди зникло. Однак вчені сильно підозрюють, що екзотичний суп з розчиненої речовини все ще можна знайти у сучасному Всесвіті, в ядрі деяких дуже щільних об'єктів, званих нейтронними зірками.
Завдяки космічному телескопу ESA XMM-Newton вони тепер ближче до тестування цієї ідеї. Вперше XMM-Ньютону вдалося виміряти вплив гравітаційного поля нейтронної зірки на світло, яке воно випромінює. Це вимірювання забезпечує набагато краще розуміння цих об'єктів.
Нейтронні зірки - одні з найгустіших об’єктів у Всесвіті. Вони запакують масу сонця всередині сфери в 10 кілометрів поперек. Шматок цукрового куба розміром з нейтронної зірки важить понад мільярд тонн. Нейтронні зірки - залишки вибухаючих зірок у вісім разів масивніші, ніж наше Сонце. Вони закінчують своє життя вибухом наднової, а потім руйнуються під власною гравітацією. Тому їх інтер'єри можуть містити дуже екзотичну форму речовини.
Вчені вважають, що в нейтронній зірці щільність і температури схожі на ті, що існують на частку секунди після Великого вибуху. Вони припускають, що коли матерія щільно упакована, як і в нейтронній зірці, вона проходить через важливі зміни. Протони, електрони та нейтрони? компоненти атомів - зливаються разом. Не виключено, що навіть будівельні блоки протонів і нейтронів, так звані кварки, збиваються разом, що створює якусь екзотичну плазму «розчиненої» речовини.
Як це дізнатися? Вчені витратили десятиліття, намагаючись визначити природу речовини в нейтронних зірках. Для цього їм потрібно дуже точно знати деякі важливі параметри: якщо ви знаєте масу і радіус зірки, радіус чи співвідношення між ними, ви можете отримати її компактність. Однак до цього часу жоден прилад не був достатньо просунутим для виконання необхідних вимірювань. Завдяки обсерваторії XMM-Ньютона ESA, астрономи вперше змогли виміряти відношення маси до радіуса нейтронної зірки та отримати перші підказки до її складу. Вони припускають, що нейтронна зірка містить нормальні, неекзотичні речовини, хоча вони не є переконливими. Автори кажуть, що це перший ключовий крок? і вони будуть продовжувати пошук.
Те, як вони отримали це вимірювання, є першим в астрономічних спостереженнях, і це вважається величезним досягненням. Метод полягає у визначенні компактності нейтронної зірки непрямим способом. Гравітаційний тяг нейтронної зірки величезний - у тисячі мільйонів разів сильніший за Землю? Це змушує частинки світла, випромінювані нейтронною зіркою, втрачати енергію. Ця втрата енергії називається гравітаційним "червоним зсувом". Вимірювання цього червоного зсуву XMM-Ньютоном показало силу гравітаційного потягу та виявило компактність зірки.
"Це дуже точне вимірювання, яке ми не могли б зробити без високої чутливості XMM-Newton та його здатності розрізняти деталі", - говорить Фред Янсен, науковий співробітник проекту XMM-Newton в рамках ESA.
За словами головного автора відкриття Жана Коттама з НАСА «Центр космічних польотів Годдарда», «спроби виміряти гравітаційний червоний зсув були зроблені відразу після того, як Ейнштейн опублікував Загальну теорію відносності, але ніхто ніколи не зміг виміряти показник ефект у нейтронній зірці, де вона мала бути величезною. Це зараз підтверджено ».
Оригінальне джерело: ESA News Release
