위기에 처한 천체물리학? UFO의 발견은 모든 것을 바꿀 수 있다

천문학자들은 분류를 거부하는 천체를 발견했는데, 아마도 알려진 물리학의 가장자리에 있는 새로운 유형의 우주 실체를 드러낼 것입니다.

때때로 천문학자들은 우리가 쉽게 설명할 수 없는 하늘의 물체를 발견합니다. 우리의 새로운 연구에서는 출판됨 ~에 과학우리는 논쟁과 추측을 촉발할 가능성이 있는 그러한 발견을 보고합니다.

중성자별은 우주에서 가장 밀도가 높은 물체 중 하나입니다. 원자핵만큼 작지만 도시만큼 크므로 궁극적인 물질에 대한 우리의 이해 한계를 초월합니다. 중성자별이 무거울수록 결국 더 밀도가 높은 무언가, 즉 블랙홀로 붕괴될 가능성이 더 커집니다.

거대한 동반별을 블랙홀로 가정한 예술가의 시스템 렌더링. 배경에서 가장 밝은 별은 궤도를 도는 동반성인 전파 펄서 PSR J0514-4002E입니다. 두 별은 800만km의 거리로 떨어져 있으며, 7일마다 서로 공전합니다. 크레딧: Daniel Futselaar (artsource.nl)

이해의 가장자리: 중성자별과 블랙홀

이러한 천체물리학적 물체는 밀도가 매우 높고 중력이 너무 강하기 때문에 그 핵심이 무엇이든 간에 사건의 지평선, 즉 빛이 빠져나올 수 없는 완전한 어둠의 표면에 의해 우주에서 영구적으로 덮여 있습니다.

중성자별과 블랙홀 사이의 전환점에서 물리학을 이해하려면 이러한 경계에서 물체를 찾아야 합니다. 특히, 우리는 장기간에 걸쳐 정확한 측정을 할 수 있는 물체를 찾아야 합니다. 그리고 그것이 바로 우리가 발견한 것입니다. 명확하게 A가 아닌 물체입니다. 중성자별 도 아니다 블랙홀.

구상성단 NGC 1851의 허블 우주 망원경 이미지. 이미지 출처: NASA, ESA, G. Piotto(Università degli Studi di Padova); 프로세서: Gladys Cooper(NASA/미국 가톨릭 대학교)

NGC 1851의 우주 춤

성단을 깊이 들여다볼 때의 일이다. NGC 1851 우리가 한 쌍의 별처럼 보이는 것을 발견했다는 것은 우주에 있는 물질의 극한 한계에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 시스템은 1밀리초로 구성됩니다. 펄서회전하면서 우주 전체에 전파 광선을 휩쓰는 빠르게 회전하는 중성자별의 일종으로, 알려지지 않은 자연의 거대하고 숨겨진 물체입니다.

거대한 물체는 어둡습니다. 즉, 라디오부터 빛의 대역, X선, 감마선까지 빛의 모든 주파수에서 보이지 않습니다. 다른 상황에서는 이것이 연구를 불가능하게 만들지만, 밀리초 펄서가 우리에게 도움이 되는 곳입니다.

밀리초 펄서는 우주 원자시계와 같습니다. 그들의 회전은 놀라울 정도로 안정적이며 그들이 생성하는 규칙적인 무선 펄스를 감지하여 정확하게 측정할 수 있습니다. 본질적으로 일정하지만, 펄서가 움직이거나 신호가 강한 중력장의 영향을 받을 때 관측된 스핀이 변합니다. 이러한 변화를 관찰함으로써 우리는 펄서 궤도에 있는 물체의 특성을 측정할 수 있습니다.

연구팀은 남아프리카 공화국의 반사막 카루 지역에 위치한 고감도 전파 망원경 MeerKAT을 사용했습니다. 크레딧: Sarao

미어캣(MeerKAT)으로 미스터리를 풀어보세요

우리는 국제적인 천문학자 팀을 이용했습니다. 미어캣 전파 망원경 남아프리카에서는 NGC 1851E라고 불리는 시스템을 관찰했습니다.

이를 통해 우리는 두 물체의 궤도를 정확하게 세부적으로 파악할 수 있었고, 가장 가까운 접근 지점이 시간에 따라 변한다는 것을 보여주었습니다. 이러한 변경 사항은 다음과 같이 설명됩니다. 아인슈타인의 상대성이론 변화의 속도는 시스템에 있는 물체의 총 질량을 알려줍니다.

우리의 관찰에 따르면 NGC 1851E 시스템의 무게는 우리 태양의 약 4배이며, 어두운 동반성은 펄서처럼 조밀한 물체로 일반 별보다 훨씬 밀도가 높다는 것이 밝혀졌습니다. 가장 무거운 중성자별의 무게는 태양 질량의 약 두 배이므로 이것이 이중 중성자별 시스템(잘 알려지고 잘 연구된 시스템)이라면 지금까지 발견된 것 중 가장 무거운 중성자별 중 두 개를 포함해야 합니다.

동반성의 본질을 밝히기 위해서는 성간계에서 질량이 어떻게 분포되어 있는지를 이해해야 합니다. 다시 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 사용하여 시스템을 자세히 모델링하여 동반성의 질량이 태양 질량의 2.09~2.71배임을 알 수 있습니다.

동반성의 질량은 질량이 약 2.2 태양질량인 것으로 추정되는 가장 무거운 중성자별과 항성붕괴로 형성될 수 있는 가장 가벼운 블랙홀(질량이 약 2.2배) 사이에 있는 “블랙홀 질량 격차” 내에 속합니다. 태양질량의 약 5배. 이 간격에 있는 물체의 본질과 구성은 천체물리학에서 중요한 문제입니다.

잠재적 후보자

그렇다면 우리는 정확히 무엇을 발견했습니까?

전파 펄서 NGC 1851E와 그 이상한 동반별의 형성 가능성에 대한 역사. 출처: Thomas Torres (Aalborg University/MPIfR)

매력적인 가능성 중 하나는 두 중성자별의 합병(충돌) 잔해 주위를 도는 펄서를 발견했다는 것입니다. 이 특이한 구성은 NGC 1851의 별들이 밀집되어 있기 때문에 가능했습니다.

이 혼잡한 댄스 플로어에서 스타들은 서로를 맴돌며 끝없이 왈츠를 추며 파트너를 교환합니다. 두 개의 중성자별이 서로 너무 가깝게 던져지면 그들의 춤은 비참하게 끝날 것입니다.

충돌로 인해 생성된 블랙홀은 별이 붕괴하여 생성된 것보다 훨씬 가벼울 수 있으며, 왈츠를 추는 또 다른 한 쌍의 댄서를 찾을 때까지 성단을 자유롭게 돌아다니며 뻔뻔스럽게 자신을 삽입하여 더 가벼운 파트너를 쫓아냅니다. 치료. 이것이 오늘날 우리가 관찰하는 시스템으로 이어질 수 있는 충돌과 교환의 메커니즘입니다.

계속해서 노력하세요

아직 이 시스템이 끝나지 않았습니다. 동반자의 진정한 본질을 결정적으로 결정하고 가장 가벼운 블랙홀이나 가장 무거운 중성자 별을 발견했는지 여부를 밝히기 위한 작업이 이미 진행 중입니다.

중성자별과 블랙홀의 경계에는 아직 알려지지 않은 새로운 천체 물리학적 물체가 존재할 가능성이 항상 존재합니다.

이 발견에 따라 많은 추측이 나올 것이 확실하지만, 이미 분명한 것은 이 시스템이 우주의 가장 극한 환경에서 실제로 일어나는 일을 이해하는 데 엄청난 가능성을 갖고 있다는 것입니다.

작성자:

• 이완 D. Barr – MeerKAT(TRAPUM), Max Planck Institute for Radio Astronomy와 공동으로 통과하는 별 및 펄서 프로젝트 과학자
• Arunima Dutta – 막스 플랑크 전파 천문학 연구소 전파 천문학 기초 물리학 연구부 박사 과정 후보자
• 벤자민 스터버스(Benjamin Stubbers) – 맨체스터 대학교 천체물리학 교수

원래 출판된 기사에서 각색됨 대화.