Изображение предоставлено: ESA
Вскоре после Большого взрыва считается, что вся материя во Вселенной была разбита на самые мелкие составляющие. Используя космический телескоп XMM-Newton, группа астрономов пытается вычислить «компактность» нескольких нейтронных звезд - чтобы увидеть, выходят ли они за пределы плотности нормальной материи.
Через долю секунды после Большого взрыва весь изначальный суп материи во Вселенной был «разбит» на самые фундаментальные составляющие. Считалось, что он исчез навсегда. Однако ученые сильно подозревают, что экзотический суп из растворенного вещества все еще можно найти в современной Вселенной, в ядре некоторых очень плотных объектов, называемых нейтронными звездами.
Благодаря космическому телескопу ESA XMM-Newton они стали ближе к проверке этой идеи. Впервые XMM-Newton смог измерить влияние гравитационного поля нейтронной звезды на излучаемый ею свет. Это измерение обеспечивает гораздо лучшее понимание этих объектов.
Нейтронные звезды являются одними из самых плотных объектов во Вселенной. Они упаковывают массу солнца внутри сферы диаметром 10 километров. Кусочек нейтронной звезды размером с сахарный кубик весит более миллиарда тонн. Нейтронные звезды - это остатки взрывающихся звезд, масса которых в восемь раз больше, чем у нашего Солнца. Они заканчивают свою жизнь взрывом сверхновой, а затем разрушаются под действием собственной силы тяжести. Поэтому их интерьеры могут содержать очень экзотическую форму материи.
Ученые считают, что в нейтронной звезде плотность и температура подобны тем, которые существуют за долю секунды после Большого взрыва. Они предполагают, что когда вещество плотно упаковано, как в нейтронной звезде, оно претерпевает важные изменения. Протоны, электроны и нейтроны? компоненты атомов - сливаются воедино. Возможно, что даже строительные блоки протонов и нейтронов, так называемые кварки, будут раздроблены вместе, что приведет к некой экзотической плазме «растворенной» материи.
Как узнать? Ученые потратили десятилетия, пытаясь определить природу вещества в нейтронных звездах. Для этого им нужно очень точно знать некоторые важные параметры: если вы знаете массу и радиус звезды или соотношение между ними, вы можете получить ее компактность. Тем не менее, до сих пор ни один прибор не был достаточно продвинутым для проведения необходимых измерений. Благодаря обсерватории ESA XMM-Newton астрономы впервые смогли измерить отношение массы к радиусу нейтронной звезды и получить первые сведения о ее составе. Они предполагают, что нейтронная звезда содержит нормальную, не экзотическую материю, хотя они не являются окончательными. Авторы говорят, что это «ключевой первый шаг» и они продолжат поиск.
То, как они получили это измерение, является первым в астрономических наблюдениях, и это считается огромным достижением. Метод заключается в определении компактности нейтронной звезды косвенным путем. Гравитационное притяжение нейтронной звезды огромно - в тысячи миллионов раз сильнее, чем у Земли. Это заставляет легкие частицы, испускаемые нейтронной звездой, терять энергию. Эта потеря энергии называется гравитационным «красным смещением». Измерение этого красного смещения с помощью XMM-Newton показало силу гравитационного притяжения и выявило компактность звезды.
«Это очень точное измерение, которое мы не могли бы сделать без высокой чувствительности XMM-Newton и его способности различать детали», - говорит Фред Янсен, исследователь ESA XMM-Newton Project.
По словам главного автора открытия Джина Коттама из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, «попытки измерить гравитационное красное смещение были предприняты сразу после того, как Эйнштейн опубликовал« Общую теорию относительности », но никто так и не смог измерить эффект в нейтронной звезде, где она должна была быть огромной. Теперь это подтверждено ».
Источник: ESA News Release
