Pulsar, który nie powinien istnieć

Pulsary to w pewnym sensie złośliwe gwiazdy. Z jednej strony, ich natura pozwala na dokonywanie bardzo dokładnych pomiarów niektórych ich własności. Z drugiej strony, wciąż stanowią one niemal całkowitą zagadkę dla astrofizyków. Dobitnie ilustruje to obiekt o masie tak dużej, że nie jest jej w stanie udźwignąć żadna z obecnych teorii budowy tych gwiazd.

Im gwiazda cięższa, tym dramatyczniejsze są koleje jej losu. Największe z nich, wypaliwszy się, kończą w spektakularnej, niekiedy wręcz przyćmiewającej macierzystą galaktykę eksplozji zwanej supernową. Lecz niecała gwiazda ulega w jej trakcie rozerwaniu. Jej supergęste jądro, związane potężnymi siłami grawitacji, nie ulega zniszczeniu. W zależności od swojej masy taki gwiezdny trup staje się tzw. gwiazdą neutronową lub, jeśli jego masa przekracza pewną krytyczną wartość, czarną dziurą.

Gwiazda neutronowa to bardzo dziwny obiekt. Zgodnie ze swoją nazwą, w przeważającej części zbudowana jest z neutronów - obojętnych elektrycznie cząstek, które wraz z protonami składają się na jądra atomów. Poniekąd zresztą można ją sobie wyobrażać właśnie jako gigantyczne, kilkunastokilometrowej średnicy jądro atomowe.

Obiekt taki ma wręcz niewyobrażalną gęstość (nawet do miliarda ton na cm3), odznacza się bardzo szybkim ruchem wirowym (obracając się nawet kilkaset razy na sekundę) i silnym polem magnetycznym, którego oś obraca się wraz z gwiazdą. Wzdłuż tej ruchomej osi emitowane jest szerokie widmo fal elektromagnetycznych, którymi gwiazda, niczym kosmiczna latarnia morska, omiata przestrzeń. Niektóre z nich, zwane pulsarami, swoim promieniowaniem omiatają również Ziemię, co pozwala rejestrować wysyłane przez nie sygnały.

Regularność tych sygnałów umożliwia bardzo dokładne poznanie niektórych cech pulsara. Co więcej, jeśli towarzyszą mu inne ciała, to na podstawie drobnych odstępstw w jego ruchu spowodowanych grawitacją tych obiektów można np. wywnioskować ich masę i czas obiegu. Właśnie w ten sposób 20 lat temu Aleksander Wolszczan odkrył wokół pulsara B1257+12* * pierwsze planety pozasłoneczne. Tym też sposobem udało się ostatnio "zważyć" pulsar B1957+20 w gwiazdozbiorze Strzały.

Pulsar ten nazywany jest "Czarną Wdową" ze względu na powolną "śmierć" zadawaną towarzyszącej mu niewielkiej gwieździe. Promieniowanie pulsara dosłownie ją rozdmuchuje, a część jej materii wsysana jest następnie przez samą Czarną Wdowę.

Astronomia zna przypadki gwiazd, które "pożywiając się" w ten sposób na swoich towarzyszach, osiągały w pewnym momencie ową wspomnianą w pierwszym akapicie krytyczną wartość masy. Współczesne teorie budowy gwiazd neutronowych określają tę ostatnią na ok. 1,6 masy Słońca. Tym większe jest zdziwienie kanadyjsko-amerykańskiego zespołu uczonych, którzy w swoim artykule podają, że masa PSR B1957+20 sięga ok. 2,4 masy naszej Dziennej Gwiazdy. Już dawno powinien więc stać się czarną dziurą.

Struktura gwiazd neutronowych i właściwości materii przy tak ogromnych gęstościach są stosunkowo słabo poznane, ale jak mówi jeden z odkrywców:

[cytat autor="Shrinivas Kulkarni, Caltech"]Już dwie masy słoneczne pozwoliłyby wykluczyć cały zestaw modeli [gwiazd neutronowych], ale 2,4 masy Słońca po prostu przekreśliłoby je wszystkie.

Czy to więc pomiar masy pulsara obciążony jest niewykrytym przez badaczy błędem, czy też ofiarą kosmicznej Czarnej wdowy padnie nie tylko jej gwiezdny towarzysz, ale i nasza dotychczasowa teoria tych obiektów?

Źródło: New Scientist