Астрометрические данные европейского космического спутника «Гайя» (Gaia) привели астрономов к обнаружению компактного объекта с обозначением J0008+0128, расположенного на расстоянии нескольких тысяч световых лет от Земли. Ориентировочный размер этого объекта составляет около 20 километров, что делает его невидимым для прямого наблюдения с такого расстояния. Исследование основано на совместном анализе спектроскопических и астрометрических данных, а ключевую роль в определении параметров сыграл гравитационный партнёр объекта — красный гигант, наблюдение за которым не вызывает затруднений. По данным обзоров LAMOST и SDSS/APOGEE, а также наблюдений телескопа Северной оптической обсерватории (NOT), удалось измерить лучевую скорость красного гиганта, а астрометрические измерения Gaia позволили определить параметры орбиты системы. Анализ спектров высокого разрешения подтвердил отсутствие спектральных линий второй звезды, что стало убедительным свидетельством присутствия невидимого компактного объекта.
Параметры, не вписывающиеся в стандартные модели
Масса красного гиганта оценена в диапазоне от 1,2 до 2,7 массы Солнца, а для невидимого компаньона получен диапазон от 1,8 до 2,8 солнечной массы. Орбитальный период системы составляет приблизительно 1220 суток при эксцентриситете около 0,1, что указывает на сравнительно близкую к круговой орбиту. Критически важным является то, что орбита слишком велика, чтобы сверхмассивный компактный объект мог перетянуть на себя часть массы компаньона и вырасти до измеренных размеров. Именно сочетание большой массы компактного объекта и значительного расстояния между компонентами делает систему J0008+0128 аномальной в рамках современных теорий эволюции звёзд.
Тысячи симуляций не дали ответа
Авторы исследования проверили возможные сценарии эволюции системы с помощью тысяч компьютерных симуляций, включая модели эволюции двойных звёзд POSYDON. Ни одна из проведённых моделей не смогла воспроизвести наблюдаемые физические и орбитальные характеристики J0008+0128. Если компаньон действительно является нейтронной звездой, то он относится к исключительно массивным представителям этого класса, которые до сих пор не наблюдались в природе и не воспроизводятся в теоретических моделях. Объект буквально не укладывается в рамки современных представлений об эволюции звёздных систем.
Гипотезы и перспективы
Исследователи рассматривают несколько рабочих гипотез. Первая предполагает образование необычно массивной нейтронной звезды непосредственно при взрыве сверхновой. Вторая предполагает существование в прошлом тройной системы, в которой два внутренних компонента впоследствии слились — это могло быть слияние нейтронной звезды с обычной звездой либо двух нейтронных звёзд. Уточнение параметров объекта, если он действительно является сверхмассивной нейтронной звездой, позволит получить ряд ограничений для определения границы между нейтронными звёздами и чёрными дырами, а также лучше понять различия между взрывами сверхновых, заканчивающимися образованием того или иного типа компактного остатка.
Значение для астрофизики
Если J0008+0128 подтвердится как нейтронная звезда, новые данные дадут представление о плотности её вещества и способности противостоять гравитационному коллапсу с превращением в чёрную дыру. Для впервые обнаруженного сверхмассивного объекта в категории звёздных остатков это станет подлинным открытием, способным продвинуть понимание Вселенной и, что не исключено, привести к обнаружению новых физических явлений за пределами существующих теоретических рамок.
