Астрономы обнаружили самую легкую из известных двойных систем нейтронных звезд. Объекты PSR J1856-0039 обращаются друг вокруг друга за 2 часа 22 минуты и, согласно расчетам, столкнутся примерно через 82 млн лет. Наблюдения показали, что общая теория относительности Альберта Эйнштейна описывает движение этой пары с точностью около 1%.
Результаты исследования опубликованы 15 сентября в журнале Physical Review Letters. Система находится на расстоянии примерно 4200–6500 световых лет от Земли и была обнаружена в 2020 году при обзоре диска Млечного Пути с помощью китайского радиотелескопа FAST — крупнейшего в мире однозеркального радиотелескопа.
Нейтронные звезды представляют собой сжатые ядра массивных звезд, переживших взрыв сверхновой. При диаметре около 20 километров каждая из них может содержать больше массы, чем Солнце. Одна из звезд системы PSR J1856-0039 является пульсаром: она вращается примерно 43 раза в секунду и посылает в космос регулярные радиоимпульсы, которые позволяют использовать ее как чрезвычайно точные космические часы.
Исследователи наблюдали систему с помощью FAST 17 раз в период с 2020 по 2025 год, в отдельных случаях охватывая полный оборот звезд. По времени прихода импульсов ученые выявили три релятивистских эффекта: орбита ежегодно уменьшается примерно на 2,7 метра из-за излучения гравитационных волн, ее эллиптическая форма поворачивается на 17,6 градуса в год, а ход часов пульсара меняется, смещая импульсы максимум примерно на полмиллисекунды.
Масса пульсара составляет около 1,3 массы Солнца, а масса его компаньона — 1,19 солнечной массы. Суммарная масса пары оказалась наименьшей среди всех известных двойных систем нейтронных звезд, причем компаньон относится к числу самых легких известных нейтронных звезд. По оценкам ученых, после слияния примерно через 82 млн лет образуется нейтронная звезда массой около 2,26 массы Солнца, хотя не исключено ее превращение в черную дыру.
Любые два из трех измеренных эффектов позволяют определить массы звезд, а третий служит независимой проверкой теории. «Мы обнаружили, что для объяснения данных необходима общая теория относительности, а согласованность составляет около 1%», — сообщил Live Science астроном Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук Цзиньлинь Хань. В дальнейшем ученые намерены десятилетиями наблюдать за пульсаром, чтобы обнаружить увлечение системы отсчета — закручивание пространства-времени вращающейся звездой, которое может помочь изучить распределение вещества внутри нейтронной звезды.