Astronomii chinezi au anunțat descoperirea unui sistem binar compact format din stele neutronice (DNS - double neutron star) care este diferit de tot ce a fost observat până acum, fiind cele mai 'ușoare' stele neutronice observate până acum, transmite Live Science, care citează un studiu publicat la 15 septembrie în jurnalul Physical Review Letters.

Pulsarul PSR J1856-0039, detectat cu ajutorul radiotelescopului sferic cu deschidere de 500 de metri (FAST) din China, schimbă ceea ce știam despre extremele fizicii stelare și ale teoriei gravitației.

Stelele neutronice sunt rămășițe extrem de compacte care iau naștere după ce stelele masive intră în starea de supernovă. Atunci când astfel de stele neutronice formează un sistem binar, ele oferă oamenilor de știință o oportunitate unică de a testa teoria relativității generale a lui Albert Einstein și de a observa coliziunile catastrofale care generează unde gravitaționale.

PSR J1856-0039 reprezintă un exemplu unic de sistem format din două stele neutronice (DNS). Componenta de tip pulsar a sistemului PSR J1856-0039 efectuează o rotație completă în jurul propriei axe la fiecare 23,4 milisecunde.

Descoperirea a fost realizată de o echipă de cercetători coordonată de Han Jinlin, de la Observatorul Astronomic Național al Academiei Chineze de Științe. Echipa a detectat pulsarul J1856-0039, care face parte dintr-un sistem binar de stele neutronice aflat pe o orbită compactă. Acest sistem are o perioadă orbitală extrem de scurtă și reprezintă sistemul binar de stele neutronice cu cea mai mică masă cunoscut până în prezent, precizează și publicația chineză People's Daily Online.

Se consideră că acestea sunt surse importante de elemente grele, precum aurul și platina, servind totodată drept laboratoare naturale pentru studierea materiei la densități extreme, testarea teoriei relativității generale și investigarea mecanismelor care stau la baza exploziilor de supernovă.

Fiind cel mai sensibil radiotelescop cu antenă unică din lume, FAST dispune de capacități excepționale pentru detectarea pulsarilor. Utilizând o metodă de observare de tip 'instantaneu' (*snapshot*), dezvoltată independent de echipă, cercetătorii au efectuat o căutare sistematică, la scară largă, a sistemelor de pulsari de-a lungul planului galactic, descoperind până în prezent aproximativ 900 de noi pulsari. Observațiile ulterioare, precise și continue, au permis echipei să identifice o serie de sisteme cerești neobișnuite, inclusiv pulsarul J1856-0039.

Observațiile indică faptul că sistemul are o perioadă orbitală de doar 2,36 ore, fiind a doua cea mai scurtă perioadă orbitală cunoscută în rândul sistemelor binare de stele neutronice. O perioadă orbitală atât de scurtă înseamnă că cele două stele neutronice sunt separate de o distanță foarte mică și orbitează una în jurul celeilalte într-o configurație extrem de compactă. Drept urmare, efectele relativiste din acest sistem se numără printre cele mai pronunțate întâlnite în oricare sistem cunoscut de stele neutronice duble.

De asemenea, acest sistem stabilește o nouă limită inferioară pentru masa totală a unui sistem binar de stele neutronice. Cu o masă combinată de doar 2,488 ori mai mare decât cea a Soarelui, acesta este cel mai ușor sistem binar de stele neutronice înregistrat vreodată.

Pulsarul vizibil are o masă de aproximativ 1,30 mase solare, în timp ce steaua neutronică companion are o masă de aproximativ 1,19 mase solare. Companionul se numără printre cele mai ușoare stele neutronice cunoscute și este aproape de masa minimă teoretică, oferind astfel posibilitatea de a investiga mai precis fizica exploziilor de supernove.

Conform modelărilor realizate de echipă, cele două stele neutronice vor fuziona în aproximativ 82 de milioane de ani, formând, cel mai probabil, o stea neutronică mai masivă. Această traiectorie evolutivă neobișnuită este importantă pentru abordarea unor chestiuni legate de ecuația de stare a materiei din interiorul stelelor neutronice, precum și pentru explorarea originilor elementelor grele din Univers, cum ar fi aurul și platina.

Han a precizat că, alături de măsurători precise ale maselor stelelor neutronice, observațiile și studiile pe termen lung asupra sistemelor binare de pulsari pot oferi constrângeri esențiale pentru abordarea unor întrebări fundamentale în știință, inclusiv natura materiei din interiorul stelelor neutronice și proprietățile fundamentale ale gravitației în spațiu-timp.

Folosind măsurători de înaltă precizie ale momentelor de sosire a impulsurilor emise de PSR J1856-0039, cercetătorii au reușit să evalueze multe dintre efectele relativiste prezente în acest sistem. De exemplu, degradarea orbitală a sistemului are loc cu o rată de aproximativ 1,28 x 10^-12 secunde pe secundă, valoare care concordă cu degradarea prezisă ca urmare a emisiilor de unde gravitaționale.

Precesia periastrului (punctul de pe semiaxa mare a unui sistem de stele duble cel mai apropiat de steaua principală) are loc cu o rată de 17,6 grade pe an. Acesta este un efect foarte tipic întâlnit în teoria relativității. Întârzierea Einstein - o mică întârziere a semnalelor provenite de la pulsar - oferă dovezi ale modului în care spațiu-timpul este deformat în acest sistem.

În plus, se pare că rata măsurată a degradării orbitei corespunde predicției făcute de teoria relativității generale, cu o marjă de eroare mai mică de un procent. Acesta constituie unul dintre cele mai solide argumente în favoarea teoriei lui Einstein.

Descoperiri precum cea a sistemului PSR J1856-0039 oferă o oportunitate prețioasă de a testa teoria relativității în condiții reale, împingând limitele cunoștințelor noastre despre gravitație. Mai mult, astfel de descoperiri ajută cercetătorii să își rafineze modelele semnalelor de unde gravitaționale, modele esențiale pentru detectoare precum LIGO și Virgo.

Aceste sisteme oferă informații despre formarea și evoluția stelelor neutronice. Ele explică, de asemenea, de ce unele dintre acestea au o masă neobișnuit de mică. Totodată, ele dezvăluie destinul final al sistemelor binare compacte: dacă acestea supraviețuiesc ca stele neutronice stabile sau se prăbușesc, transformându-se în găuri negre.

Observațiile pe termen lung ale sistemului PSR J1856-0039 ar putea, de asemenea, să testeze validitatea precesiei Lense-Thirring - un fenomen extrem de subtil, prin care rotația unui corp generează un efect de 'antrenare' a spațiu-timpului din jurul său. Detectarea unui astfel de efect ar reprezenta o nouă confirmare importantă a teoriei relativității a lui Einstein.AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Anda Badea)

Foto: (C)  ESA/Francesco Ferraro (Bologna Astronomical Observatory)/livescience.com