Обнаружено искажение пространства-времени нейтронной звездой

Очередное подтверждение предсказанного Эйнштейном искажения пространства-времени было получено учёными с помощью орбитальных рентгеновских телескопов XMM-Newton и Suzaku.

Нейтронные звёзды представляют собой чрезвычайно плотные объекты, находящиеся на конечном этапе звёздной эволюции. Они обладают очень большой массой (примерно полторы массы Солнца) и обладают огромной плотностью, так как в основном состоят из тесно упакованных нейтронов.

Соответственно, эти объекты очень компактны (их диаметр всего 10-20 километров), а значит, искажения пространства-времени около них могут оказаться заметными.

Чтобы подтвердить эту идею, учёные из космического центра Годдарда (Goddard Space Flight Center) Судип Бхаттачария (Sudip Bhattacharyya) и Тод Стромайер (Tod E. Strohmayer) исследовали бинарную систему Serpens X-1, состоящую из обычной и нейтронной звёзд.

Астрономы захотели изучить особенности спектральных линий атомов железа, находящихся в аккреционном диске вещества, которое нейтронная звезда накручивает вокруг себя со своей соседки. Ряд предыдущих работ показал наличие линий железа в спектре вещества вокруг нейтронных звёзд, но более подробную информацию получить было трудно из-за недостаточной точности аппаратуры.

Однако, используя данные рентгеновского телескопа XMM-Newton, Бхаттачария и Стромайер обнаружили, что газ вокруг нейтронной звезды движется с громадной скоростью, достигающей 40% скорости света.

При этом они выявили смещение спектральных линий железа, свидетельствующее о мощном воздействии гравитации на вещество.

Подобные смещения обнаруживались ранее в материале вокруг чёрных дыр, а это, по словам Стромайера, свидетельствует об искажении пространства-времени. Теперь же, как говорит учёный, наука получила подтверждение аналогичного искажения вокруг нейтронных звёзд.

Препринт статьи, освещающей это открытие, можно найти здесь.

Эти учёные принимали участие также в другом исследовании под руководством Эдварда Кэкетта (Edward M. Cackett) и Йона Миллера (Jon M. Miller) — астрономов из университета Мичигана (University of Michigan).

Эта группа исследовала три нейтронных звезды: GX 349+2, 4U 1820-30 и ту же Serpens X-1 с помощью другого рентгеновского телескопа — Suzaku. В данной работе был получен аналогичный вывод, говорящий о том, что нейтронные звёзды действительно искривляют пространство-время вокруг себя.

Кроме того, изучив движение части вещества, которое вращается быстрее всего (а значит, и находится предельно близко к поверхности нейтронной звезды), астрономы смогли оценить размер изученных звёзд. Он, согласно вычислениям, составляет не более 29-33 километров, что совпадает с существующими теоретическими оценками.

Исследование изложено в статье, препринт которой есть тут.