Астрофізики виявили одну з найшвидше обертових нейтронних зірок у Всесвіті.

Ультракомпактна подвійна система 4U 1820–30, що знаходиться на відстані 27 400 світлових років від нашої планети, у сферному скупченні NGC 6624 у сузір'ї Стрільця, складається з нейтронної зірки та її компаньйона — ймовірно, білого карлика розміром із Землю. Період її обертання навколо спільного центру мас двох зірок становить рекордно малу величину — 11,4 хвилини.

У дослідженні, результати якого представлені в журналі The Astrophysical Journal, вчені з Національного космічного інституту Данії (DTU Space) у співпраці з колегами з інших країн описали 15 термоядерних спалахів, які спостерігалися в рентгенівському діапазоні в системі 4U 1820–30 з 2017 по 2022 рік за допомогою приладу NASA NICER.

Під час аналізу одного з спалахів команда виявила коливання з частотою 716 герц і припустила, що спостерігає нейтронну зірку, яка здійснює 716 обертів за секунду навколо своєї осі. Через потужну гравітацію об'єкт поглинає матеріал від компаньйона — білого карлика. Нагадаємо, коли на поверхні нейтронної зірки накопичується достатня кількість речовини, вона стає в 100 тисяч разів яскравішою за Сонце і в результаті потужного термоядерного вибуху вивільняє колосальну кількість енергії.

Автори нового дослідження зазначили, що якщо подальші спостереження підтвердять їхні висновки, об'єкт 4U 1820–30 поділить статус найшвидкообертової нейтронної зірки зі зіркою PSR J1748–2446ad, яка знаходиться у сферному скупченні Terzan 5. Вона також здійснює 716 обертів за секунду навколо своєї осі.

Цікаво, що під час усіх зафіксованих спалахів спостерігалося розширення атмосфери нейтронної зірки, яке відбувається, коли її поверхня різко розширюється через потужний викид енергії, а потім повертається до свого початкового стану. Радіус розширення одного з спалахів досяг 902 кілометрів.

Результати також показали, що спалахи змінюють іонізацію акреційного диска — структури з матерії, що обертається навколо нейтронної зірки і поступово падає на неї. Це, на думку астрофізиків, вказує на складну взаємодію між спалахами та акреційним матеріалом.

Таким чином, команда виявила кандидата на одну з найшвидкообертових нейтронних зірок. Відкриття близьке до теоретичного ліміту швидкості обертання нейтронних зірок (вважається, що він становить приблизно 730 герц) і може значно розширити знання про фундаментальні фізичні закони у Всесвіті.

Астрофізики планують продовжити спостереження за 4U 1820–30, щоб підтвердити зафіксовані коливання та вивчити механізми, які призводять до таких екстремальних явищ. Подальші дослідження дозволять отримати цінну інформацію про властивості надщільної матерії в ядрах нейтронних зірок і краще зрозуміти процеси, що обмежують швидкість їх обертання.