Чумацький Шлях приховує мільйони мертвих зірок: новий телескоп NASA може змінити уявлення про галактику

У Чумацькому Шляху можуть ховатися десятки або навіть сотні мільйонів залишків загиблих зірок, однак наразі астрономи підтвердили існування менш ніж 4 тисяч таких об’єктів. Нове дослідження показує, що майбутній космічний телескоп NASA імені Ненсі Грейс Роман може допомогти знайти частину цієї “невидимої” популяції за допомогою гравітації.

Про це йдеться в матеріалі Earth.com.

Йдеться передусім про нейтронні зорі — надщільні ядра, які залишаються після колапсу масивних зірок. Вони можуть мати масу більшу за Сонце, але розміри лише як у великого міста. Більшість таких об’єктів майже не випромінюють сигналів, які легко зафіксувати телескопами, тому фактично “дрейфують” галактикою непомітно.

Дослідження очолила Зофія Качмарек з Гейдельберзького університету в Німеччині. За її словами, більшість нейтронних зірок є відносно тьмяними та існують самі по собі, тому їх надзвичайно складно виявити без додаткових методів.

Як телескоп зможе побачити невидиме

Ключем до пошуку може стати мікролінзування — гравітаційний ефект, передбачений Альбертом Ейнштейном. Коли масивний невидимий об’єкт проходить перед далекою зіркою, його гравітація викривляє простір-час і змінює шлях світла від цієї зірки.

Для телескопа це виглядає так, ніби далека зірка на короткий час стає яскравішою і трохи зміщується. Саме це невелике “тремтіння” положення може видати присутність темного масивного об’єкта — наприклад, нейтронної зорі.

Оскільки нейтронні зорі дуже важкі, вони викривляють світло сильніше, ніж менш масивні об’єкти. Вимірявши це зміщення, вчені зможуть фактично “зважити” невидимий об’єкт.

За словами дослідника Пітера Макгілла з Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса, головна перевага мікролінзування полягає в тому, що воно дає змогу отримувати прямі вимірювання маси.

Чому саме телескоп Roman

Космічний телескоп імені Ненсі Грейс Роман NASA спочатку створювали для пошуку екзопланет і дослідження темної енергії. Однак його висока точність робить апарат придатним і для пошуку нейтронних зірок.

У межах основної програми спостережень телескоп відстежуватиме мільйони зірок поблизу центру Чумацького Шляху з інтервалом у 12 хвилин. Такий режим має допомогти знаходити планети, але водночас може виявити й ізольовані нейтронні зорі.

Моделювання показало, що такі об’єкти створюють характерний сигнал: певне поєднання тривалості події та величини зміщення світла. Це дозволить відрізняти нейтронні зорі від інших об’єктів, які також можуть спричиняти мікролінзування.

Що це дасть науці

Дослідники прогнозують, що після початку роботи телескоп Roman може виявити близько 100 ізольованих нейтронних зірок. Для кожної з них вчені зможуть виміряти масу за допомогою гравітаційного лінзування.

Це буде важливо, адже досі астрономи могли визначати масу нейтронних зірок переважно у подвійних системах, де поруч є інший об’єкт. Масу самотніх нейтронних зірок раніше напряму не вимірювали.

Такі дані допоможуть краще зрозуміти, де проходить межа між нейтронними зорями та чорними дірами, а також як саме відбуваються вибухи наднових. Під час таких вибухів новоутворена нейтронна зоря отримує потужний поштовх і може рухатися зі швидкістю в сотні кілометрів на секунду.

Форма майбутнього каталогу, який створить Roman, може показати, наскільки сильними є ці “удари” після вибухів наднових, і допомогти перевірити різні моделі народження нейтронних зірок.

Запуск космічного телескопа Roman запланований на кінець 2026 року.

Читати публікацію повністю →