Astronomii au descoperit cel mai ușor sistem binar de stele neutronice cunoscut până acum
Cercetătorii de la Academia Chineză de Științe și de la Laboratorul de Stat pentru Radioastronomie și Tehnologie din Beijing, împreună cu alte instituții academice din China, au identificat un sistem binar de stele neutronice cu cea mai mică masă totală măsurată până în prezent. Sistemul, denumit PSR J1856−0039, a fost descoperit cu ajutorul telescopului radio FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope) din China și este alcătuit dintr-un pulsar și o stea neutronică companion, care orbitează reciproc la fiecare 2,36 ore.
Stelele neutronice sunt rămășițele extrem de dense ale stelelor masive care au explodat la sfârșitul vieții lor. Unele dintre ele, cunoscute sub numele de pulsari, se rotesc și emit fascicule de unde radio, părând să pulseze pe măsură ce fasciculele trec prin dreptul Pământului. Conform teoriei relativității generale a lui Einstein, stelele neutronice aflate pe orbită ar trebui să emită unde gravitaționale, iar pierderea de energie rezultată ar trebui să apropie treptat perechile de stele neutronice una de cealaltă, scurtând durata fiecărei orbite complete.
Descoperirea a fost făcută la 4 mai 2020, în cadrul unui studiu al pulsarilor realizat cu telescopul FAST. Până în prezent, acest studiu a dus la identificarea a aproximativ 900 de pulsari. PSR J1856−0039 s-a remarcat ca o descoperire deosebit de semnificativă, având a doua cea mai scurtă perioadă orbitală cunoscută dintre sistemele binare de stele neutronice confirmate.
Astronomii au observat sistemul în 17 sesiuni între 2020 și 2025, obținând 253 de măsurători ale momentelor de sosire a pulsurilor. Deși sursa este relativ slabă, cu o densitate medie de flux de aproximativ 0,1 mJy, sensibilitatea excepțională a telescopului FAST a permis detectarea sa cu un raport semnal-zgomot ridicat. Analiza temporală a fost realizată cu software-ul dedicat Tempo2, iar datele au fost calibrate riguros pentru polarizarea instrumentală și răspunsul în bandă.
Prin măsurarea momentelor în care pulsurile radio ajungeau la telescop, echipa a urmărit rotația pulsarului și mișcarea sa în jurul companionului. Variațiile în timpii de sosire au dezvăluit trei efecte: scurtarea perioadei orbitale, rotirea treptată a punctului cel mai apropiat al orbitei și o mică deplasare temporală cunoscută sub numele de întârzierea Einstein. Pe baza acestor măsurători și a relativității generale, cercetătorii au estimat masa fiecărei stele și au comparat rata observată de micșorare a orbitei cu cea prezisă teoretic.
Rezultatele arată că masa combinată a celor două stele neutronice este de aproximativ 2,49 ori masa Soarelui, ceea ce le face cel mai ușor sistem binar de stele neutronice cunoscut. De asemenea, sistemul se clasează pe locul al doilea între sistemele binare de stele neutronice confirmate în ceea ce privește intensitatea efectelor relativiste, ceea ce îl face o țintă promițătoare pentru teste viitoare ale teoriei relativității generale.
Potrivit cercetătorilor, sistemul are cel mai mare potențial de a detecta efectul Lense-Thirring (de antrenare a cadrului) datorită orbitei sale compacte, înclinației favorabile și preciziei excepționale de măsurare. Masa sa totală extrem de mică sugerează că fuziunea celor două stele va produce probabil o stea neutronică masivă, mai degrabă decât o gaură neagră, oferind indicii valoroase despre ecuația de stare a materiei ultra-dense.
Cercetătorii estimează că cele două stele neutronice se vor fuziona în aproximativ 82 de milioane de ani. Rezultatul fuziunii ar putea fi o stea neutronică stabilă, deși rămășița ar putea să colapseze într-o gaură neagră după ce rotația sa încetinește. Echipa intenționează să continue urmărirea pe termen lung a acestui sistem pentru a investiga modul în care rotația unei stele neutronice îi afectează orbita și ce ar putea dezvălui acest efect despre materia din interiorul stelelor neutronice.
Studiul a fost publicat în revista Physical Review Letters.
