_ Stelele neutronice ar putea fi captarea găurilor negre primordiale

Calea Lactee are o problemă cu pulsarii lipsă în miez. Astronomii au încercat să explice acest lucru de ani de zile. Una dintre cele mai interesante idei vine de la o echipă de astronomi din Europa și invocă materia întunecată, stelele neutronice și găurile negre primordiale (PBH).

Astronom Roberto Caiozzo, de la Școala Internațională de Studii Avansate din Trieste. , Italia, a condus un grup care a examinat problema pulsarilor lipsă. „Nu observăm pulsari de nici un fel în această regiune interioară (cu excepția magnetarului PSR J1745-2900)”, a scris el într-un e-mail.

„Se credea că acest lucru se datorează limitărilor tehnice, dar observarea magnetarului pare să sugereze altceva.” Magnetarul orbitează în jurul Săgetătorului A*, gaura neagră din miezul Căii Lactee.

Echipa a examinat alte posibile motive pentru care pulsarii nu apar în nucleu și a analizat îndeaproape formarea magnetarului, precum și întreruperile. a stelelor neutronice. O idee intrigantă pe care au examinat-o a fost canibalizarea găurilor negre primordiale de către stele neutroni.

Echipa a explorat problema pulsarului lipsă punând întrebarea: ar putea canibalismul stea neutronă-găuri negre primordiale să explice lipsa milisecundei detectate. pulsari în miezul Căii Lactee? Să ne uităm la principalii jucători din acest mister pentru a înțelege dacă acest lucru s-ar putea întâmpla.

Teoria sugerează că găurile negre primordiale au fost create în primele secunde după Big Bang. „Nu se știe că există PBH”, subliniază Caiozzo, „dar par să explice unele fenomene astrofizice importante”. El a subliniat ideea că găurile negre supermasive păreau să existe încă din timpuri foarte timpurii în univers și a sugerat că ar fi putut fi semințele acestor monștri.

Dacă există PHB-uri acolo, viitoarea Nancy Grace Telescopul Roman ar putea ajuta la găsirea lor. Astronomii prevăd că ar putea exista într-o gamă largă de mase, variind de la masa unui ac până la aproximativ 100.000 de masa soarelui. Ar putea exista o gamă intermediară dintre ele în mijloc, așa-numitele PBH „masă de asteroizi”. Astronomii îi sugerează pe aceștia din urmă drept candidați ai materiei întunecate.

Materia întunecată reprezintă aproximativ 27% din univers, dar dincolo de a sugera că PBH ar putea face parte din conținutul de materie întunecată, astronomii încă nu știu exact ce anume este. Se pare că există o cantitate mare de ea în miezul galaxiei noastre. Cu toate acestea, nu a fost observată direct, așa că prezența sa este dedusă. Este legat de acele PBH-uri medii? Nimeni nu știe.

Al treilea jucător în acest mister pulsar lipsă sunt stelele neutronice. Sunt bile uriașe, tremurătoare, de neutroni rămași după moartea unei stele supergigant cu mase solare între 10 și 25. Stelele neutronice încep foarte fierbinți (în intervalul de 10 milioane K) și se răcesc în timp.

Încep să se rotească foarte repede și generează câmpuri magnetice. Unele emit fascicule de radiație (de obicei în frecvențe radio) și pe măsură ce se rotesc, acele fascicule apar ca „impulsuri” de emisie. Asta le-a câștigat porecla de „pulsar”. Stelele neutronice cu câmpuri magnetice extrem de puternice sunt denumite „magnetare”.

Astronomii au căutat în miezul Căii Lactee pulsari fără prea mult succes. Sondaj după sondaj nu a detectat niciun pulsar radio în cele 25 de parsec-uri interioare ale miezului galaxiei. De ce este asta? Caizzo și coautorii săi au sugerat în lucrarea lor, postată pe serverul de pretipărire arXiv, că formarea magnetarului și alte perturbări ale stelelor neutronice care afectează formarea pulsarilor nu explică exact absența acestor obiecte în miezul galactic.

„Formarea eficientă a magnetarului ar putea explica acest lucru (datorită duratei lor de viață mai scurte)”, a spus el, „Dar nu există niciun motiv teoretic să ne așteptăm la acest lucru. O altă posibilitate este ca pulsarii să fie oarecum perturbați în alte moduri”.

De obicei, perturbarea are loc în sistemele stelare binare în care o stea este mai masivă decât cealaltă și explodează ca o supernovă. Cealaltă stea poate sau nu exploda. Ceva poate să-l scoată complet din sistem. Steaua de neutroni supraviețuitoare devine un pulsar „deranjat”. Ele nu sunt la fel de ușor de observat, ceea ce ar putea explica lipsa detecțiilor radio.

Dacă însoțitorul nu este dat afară și ulterior se umflă, materia sa este absorbită de steaua neutronică. Aceasta învârte steaua neutronică și afectează câmpul magnetic. Dacă a doua stea rămâne în sistem, mai târziu explodează și devine o stea neutronică. Rezultatul este o stea neutronică binară. Această întrerupere poate ajuta la explicarea de ce nucleul galactic pare să fie lipsit de pulsari.

Echipa lui Caizzo a decis să folosească modele bidimensionale de pulsari în milisecunde - adică pulsari care se rotesc extrem de rapid - ca o modalitate de a investiga posibilitatea captării găurii negre primordiale în miezul galactic.

Procesul funcționează astfel: un pulsar de milisecundă interacționează într-un fel cu o gaură neagră primordială care are mai puțin de o masă stelară. În cele din urmă, steaua neutronică (care are o atracție gravitațională suficient de puternică pentru a atrage PBH) captează gaura neagră. Odată ce se întâmplă acest lucru, PBH se scufundă în miezul stelei neutronice. În interiorul miezului, gaura neagră începe să acumuleze materie din steaua neutronică.

În cele din urmă, tot ce a mai rămas este o gaură neagră cu aproximativ aceeași masă ca și steaua neutronică originală. Dacă se întâmplă acest lucru, asta ar putea ajuta la explicarea lipsei de pulsari în parsecurile interioare ale Căii Lactee.

S-ar putea întâmpla acest lucru? Echipa a investigat ratele posibile de captare a PBH de către stele neutronice. Ei au calculat, de asemenea, probabilitatea ca o anumită stea neutronică să se prăbușească și au evaluat rata de perturbare a pulsarilor din nucleul galactic. Dacă nu toți pulsarii perturbați sunt sau au făcut parte din sisteme binare, atunci capturarea stelelor neutronice a PBH este o altă modalitate de a explica lipsa pulsarilor din miez. Dar, se întâmplă în realitate?

Se pare că un astfel de canibalism nu poate explica problema pulsarilor lipsă, potrivit lui Caizzo. „Am descoperit că, în modelul nostru actual, PBH-urile nu sunt capabile să perturbe aceste obiecte, dar acest lucru se ține cont doar de modelul nostru simplificat de interacțiuni cu două corpuri”, a spus el. Nu exclude existența PHB-urilor, doar că, în cazuri specifice, o astfel de captură nu are loc.

Deci, ce mai rămâne de examinat? Dacă există PHB-uri în nuclee și se unesc, nimeni nu le-a văzut încă. Dar, centrul galaxiei este un loc aglomerat. O mulțime de corpuri înghesuie parsecurile centrale. Trebuie să calculezi efectele tuturor acelor obiecte care interacționează într-un spațiu atât de mic. Acea problemă de „dinamică a mai multor corpuri” trebuie să țină seama de alte interacțiuni, precum și de dinamica și captarea PBH-urilor.

Astronomii care doresc să folosească fuziunile PBH-stele de neutroni pentru a explica lipsa observațiilor pulsarilor în Miezul galaxiei va trebui să înțeleagă mai bine atât observațiile propuse, cât și populațiile mai mari de pulsari.

Echipa sugerează că observațiile viitoare ale vechilor stele neutronice apropiate de Sgr A* ar putea fi foarte utile. Ele ar ajuta la stabilirea unor limite mai puternice ale numărului de PBH din nucleu. În plus, ar fi util să ne facem o idee despre masele acestor PBH, deoarece cei de la capătul inferior (tipurile de masă de asteroizi) ar putea interacționa foarte diferit.

(Fluierul)