
Naukowcy podejrzewają, że w sercu Drogi Mlecznej znajduje się szybko wirująca, wysoce magnetyczna gwiazda neutronowa, zwana „pulsarem”. Odkrycie może zmienić nasze zrozumienie, ile z tych ekstremalnie martwych gwiazd żyje w pobliżu centralnej supermasywnej czarnej dziury w naszej galaktyce, Strzelca A* (Sgr A*).
Jak wszyscy gwiazdy neutronowepulsary powstają, gdy gwiazdy o masach zbliżonych do masy Słońca wyczerpują swoje paliwo do syntezy jądrowej i nie są już w stanie oprzeć się kolapsowi grawitacyjnemu. Chociaż region Droga Mleczna Oczekuje się, że tak zwana Centrum Galaktyki będzie pełna pulsarów, a ich dostrzeżenie będzie wyzwaniem ze względu na ekstremalne, burzliwe i gęste upakowanie serca naszej galaktyki. Jednakże fale radiowe nie są przesłaniane przez ten obszar w takim stopniu, jak światło widzialne i inne formy promieniowania elektromagnetycznego.
Naukowcy odpowiedzialni za badanie twierdzą, że byli zaskoczeni tak małą liczbą odkrytych pulsarów. „Nasze badanie jest jednym z najbardziej czułych, jakie kiedykolwiek przeprowadzono w kierunku Centrum Galaktyki” – liderka zespołu Karen Perez z Instytutu Poszukiwań Inteligencji Pozaziemskiej (SETI) – napisano w oświadczeniu. „Powinniśmy być wrażliwi na około 10% pulsarów milisekundowych i 50% kanonicznych, wolnych pulsarów, zakładając, że populacja pulsarów w Centrum Galaktyki przypomina tę w szerszej Drodze Mlecznej.
„Pomimo tej wrażliwości wykryliśmy tylko jednego kandydata – nazwanego Breakthrough Listen Pulsar (BLPSR) – który pozostaje przedmiotem aktywnego dochodzenia”.
Wystawianie Einsteina na próbę za pomocą kosmicznych latarni morskich
Zapadanie się grawitacyjne masywnego rdzenia gwiazdowego, w wyniku którego powstaje gwiazda neutronowa, skutkuje powstaniem ciała o masie od jednego do dwóch razy większej od masy słońce wtłoczony w szerokość 12 mil (20 kilometrów). W ten sposób nie tylko powstaje najgęstszy materiał w znanym wszechświecie (łyżeczka „materiału” gwiazd neutronowych ważyłaby 10 milionów ton, czyli mniej więcej tyle, ile 85 000 dorosłych płetwali błękitnych, gdyby została sprowadzona na Ziemię), ale podobnie jak łyżwiarz lodowy na Zimowych Igrzyskach Olimpijskich wyciąga ramiona, aby przyspieszyć swój obrót, szybkie skurczenie jądra gwiazdowego, w którym rodzi się gwiazda neutronowa, może stworzyć obiekt, który może obracać się zdumiewająco 700 razy na sekundę.
Jeśli to nie uczyniło gwiazd neutronowych wystarczająco ekstremalnymi, w przypadku pulsarów te martwe gwiazdy wyrzucają ze swoich biegunów bliźniacze równoległe wiązki promieniowania fal radiowych. Gdy pulsar się obraca, promienie te przemierzają kosmos niczym promienie światła latarni morskiej. Dlatego pulsary są często określane jako „kosmiczne latarnie morskie.”
Precyzja pulsarów oznacza, że okresowość ich wiązek może służyć jako zegary kosmiczne, które można wykorzystać do badania fizyki w ekstremalnych warunkach, np. w pobliżu ciał o ogromnych masach. Obejmuje to teorię grawitacji opus magnum Einsteina z 1915 r., czyli ogólną teorię względności, która sugeruje, że obiekty posiadające masę wypaczają samą tkankę przestrzeni i czasu, zjednoczoną jako czterowymiarowa całość zwana „czasoprzestrzenią”. Grawitacja powstaje w wyniku zakrzywienia przestrzeni, a wpływ na czas można wykryć za pomocą wystarczająco precyzyjnych zegarów. Zegary jak pulsary.
„Jakikolwiek wpływ zewnętrzny na pulsar, taki jak przyciąganie grawitacyjne masywnego obiektu, wprowadziłby anomalie w stałym napływaniu impulsów, które można zmierzyć i modelować” – powiedział członek zespołu Slavko Bogdanov z Columbia Astrophysics Laboratory. „Ponadto, gdy impulsy przemieszczają się w pobliżu bardzo masywnego obiektu, mogą zostać odchylone i doświadczyć opóźnień czasowych z powodu zakrzywienia czasoprzestrzeni, zgodnie z przewidywaniami ogólnej teorii względności Einsteina”.
Sgr A*o masie odpowiadającej ponad 4 milionom słońc, ma radykalny wpływ na czasoprzestrzeń w swoim sąsiedztwie i jako taki z pewnością zapewnia odpowiednie laboratorium do badania tej fizyki. Jeśli pulsary istnieją w pobliżu Sgr A*, mogą służyć jako odpowiedni sprzęt laboratoryjny do tych eksperymentów.
Rezultatem byłby bezprecedensowy test ogólnej teorii względności wokół a supermasywna czarna dziura. W międzyczasie fakt, że BLPSR był jedynym pulsarem potencjalnie wykrytym przez badaczy w Centrum Galaktyki, rodzi poważne pytania dotyczące przewidywanej wielkości populacji tych ekstremalnie martwych gwiazd w sercu Drogi Mlecznej.
Odpowiedzi na te pytania mogą udzielić przyszłe projekty astronomiczne, takie jak Very Large Array (ngVLA) i Square Kilometre Array (SKA) nowej generacji, które powinny charakteryzować się czułością i rozdzielczością potrzebną do prawdziwego określenia gęstości zaludnienia pulsarów w centrum naszej galaktyki.
„Nie możemy się doczekać, co dalsze obserwacje mogą ujawnić na temat tego kandydata na pulsara” – powiedział Perez. „Jeśli zostanie to potwierdzone, może nam pomóc lepiej zrozumieć zarówno naszą własną galaktykę, jak i ogólną teorię względności jako całość”.
Wyniki zespołu opublikowano 9 lutego br Dziennik astrofizyczny .