Într-un articol recent publicat în revista Science, este prezentată descoperirea unui obiect cosmic, situat la aproximativ 40.000 de ani-lumină distanță de noi, cu o masă mai mare decât cea a celei mai masive stele de neutroni cunoscute, dar mai mică decât cea a celei mai mici găuri negre cunoscute.

Încă nu se știe cu certitudine ce este acest obiect misterios, care va fi un laborator pentru studiul materiei în condiții extreme

Viața unei stele

În Univers există miliarde și miliarde de stele; în galaxia noastră se găsesc sute de miliarde de stele, una dintre acestea fiind Soarele nostru. Stelele au un ciclu de viață cu o durată care depinde de masa lor. O stea rămâne relativ stabilă atâta timp cât atracția gravitațională este compensată de procesele de fuziune nucleară care au loc în inima stelei. Când fuziunea nucleară nu mai are din ce să se alimenteze, acest echilibru se rupe, și steaua "moare". Moartea unei stele este un proces mai mult sau mai puțin spectaculos. Atunci când masa acesteia este mare, se naște o stea de neutroni sau o gaură neagră.

Stele de neutroni și găuri negre

Ce se întâmplă deci atunci când o stea supermasivă ajunge la finalul vieții? O parte din materia stelei este dispersată în Univers în urma formării unei supernove - când atracția gravitațională nu mai este compensată de forța nucleară din interiorul stelei. O parte, însă, din materia stelei colapsează - formând o stea de neutroni sau o gaură neagră.

Dacă masa stelei inițiale este mai mare de aproximativ 8 ori masa Soarelui nostru (dar mai mică de aproximativ 25 de ori masa Soarelui), se naște o stea de neutroni: adică o stea care este ca un nucleu atomic enorm, formată în mare parte din neutroni, legați de forța nucleară. Încă nu se știe însă dacă într-o stea de neutroni pot exista și alte particule exotice, precum cele care conțin așa-numiții quarci stranii. Dacă masa stelei inițiale este foarte mare (mai mare de 25 de ori masa Soarelui), în urma morții stelei se naște o gaură neagră - un obiect foarte misterios, din care nici măcar lumina nu mai poate ieși, și a cărui fizică încă nu o cunoaștem. Încă nu se știe care este limita dintre masa unei stele de neutroni și masa unei găuri negre; în acest context, o nouă descoperire astronomică este  extrem de utilă. 

Descoperirea unui obiect misterios

Folosind radiotelescopul MeerKAT din Africa de Sud, astronomii au descoperit un nou obiect într-un sistem binar situat într-un cluster globular, NGC 185, la aproximativ 40.000 de ani-lumină distanță de noi. Practic, au descoperit un nou pulsar radio, PSR J0514-4002E, care face parte dintr-un sistem binar cu două obiecte cosmice.

Unul este pulsarul radio, adică o stea de neutroni care are o rotație rapidă și emite unde radio; celălalt obiect are o masă mai mare decât cea mai mare stea de neutroni cunoscută (aproximativ de 2,1 ori masa Soarelui) dar mai mică decât cea mai mică gaură neagră cunoscută (aproximativ de 5 ori masa Soarelui). Descoperirea a fost posibilă prin studiul pulsarului radio, care se rotește cu o frecvență de aproximativ 170 de ori pe secundă; frecvența pulsarului variază în timp, variabilitatea fiind dată de masa celuilalt obiect din sistemul binar - adică obiectul cosmic misterios.

Ce ar putea fi obiectul misterios?

Se  discută despre natura acestui nou obiect. O stea de neutroni cu o masă atât de mare rămâne o posibilitate, chiar dacă dificil de imaginat (materia din interior ar trebui să fie alcătuită nu doar din neutroni); o gaură neagră cu o masă atât de mică ar fi extrem de interesantă de studiat. Pe de altă parte, s-ar putea ca acest obiect să fie compus dintr-o formă de materie diferită față de cea a unei stele de neutroni – o materie în care există o inimă formată din quarci sau alte forme exotice de materie. Cert este că noul obiect reprezintă un laborator cosmic pentru studul materiei în condiții extreme și ne va ajuta să înțelegem mai bine fizica nucleară, precum și modul în care gravitația acționează în Univers.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, director de cercetare în domeniul fizicii particulelor elementare și al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisică Nucleare (Roma, Italia) și colaborator al Scientia.ro.

sursa: science.org