Нейтронные звёзды, как и чёрные дыры, — сверхмассивные объекты космоса, которые образуются после смерти звезды. Дело в том, что каждая звезда светит и греет ровно до того момента, пока в ней идет термоядерная реакция превращения водорода в гелий. Но рано или поздно водородное топливо начинает иссякать, процессы затухают, и в конце происходит коллапс.
Однако после него не остается зияющей пустоты — в зависимости от прижизненной массы звезды, из нее может получиться нейтронная звезда или чёрная дыра.
Как определить, что будет со звездой?
У любой звезды есть три правдоподобных варианта посмертного существования. Если светило при жизни было меньше 1,4 солнечной массы, то образуется плотный остаток, который называют белым карликом. Белые карлики могут существовать лишь при массе в так называемом пределе Чандрасекара — как раз тех самых 1,4 солнечной массы. Белые карлики — плотные, маленькие и светят слабее, чем наше Солнце. Хотя отдельные экземпляры, например Альфа Большого Пса, в 22 раза ярче Солнца и хорошо различима на ночном небе.
Если звезда существует между пределами Чандрасекара и Оппенгеймера-Волкова, то есть она больше, чем 1,4 Солнца, но меньше трёх солнечных масс, то образуется нейтронная звезда. Нейтронные звёзды настолько плотные, что в центре такого небесного тела плотность может превышать плотность атомного ядра, протоны вытесняются из ядер, и остаются одни нейтроны.
Свыше предела Оппенгеймера-Волкова (2-3 солнечных массы) под воздействием собственной массы звезда переживает гравитационный коллапс и превращается в черную дыру.
Точные числа
Черные дыры могут поглощать массу всю свою жизнь и расти, и расти, и расти. Если же нейтронная звезда поглотит определенное количество вещества, то она сколлапсирует и превратится во все ту же черную дыру. Границы этого превращения были известны только в примерных значениях, но теперь, благодаря исследованию Лучано Реццолы из Франкфуртского университета Гёте, известно относительно точное значение предела масс для нейтронных звёзд.
Для своих исследований команда Реццолы использовала данные знаменитой обсерватории LIGO, которая в 2017 году подтвердила существование гравитационных волн, и данные еще нескольких телескопов и обсерваторий.
В результате ученые вычислили, что верхняя граница для нейтронной звезды — 2,16 массы Солнца. Настолько тяжелых нейтронных звёзд мы ещё не обнаружили — в основном сверхплотные объекты весят около 1,4 солнечной массы, но есть и такие, которые достигают 2,01 солнечной массы, например пульсар PSR J0348+0432. Подробнее об этом исследовании можно прочитать в препринте статьи из журнала Astrophysical Journal Letters на сайте arxiv.org.
