Маяк размером с город ✛

Оригинал: "The Radius of the Neutron Star PSR J0614-3329 from NICER Data"
arXiv:2609.00965v1 · 2026-09-01 · CC BY 4.0 · 2 мин
Вращающийся пульсар выдаёт свой размер вспышками, как маяк — силуэт скалы.

Пульсар PSR J0614-3329 делает 318 оборотов в секунду. Точка на его экваторе летит со скоростью около 10% скорости света. Со стороны звезда выглядит как маяк, который вращается так быстро, что его луч сливается в сплошное кольцо. Но телескоп NICER на Международной космической станции ловит отдельные вспышки рентгеновского света и по их рисунку восстанавливает форму невидимого тела.

Горячие пятна на поверхности звезды — это области, разогретые потоками частиц до миллионов градусов. Когда пятно поворачивается к нам, мы видим яркую вспышку; когда уходит — свет гаснет. Но свет от дальней стороны звезды не просто летит по прямой: гравитация искривляет его путь, как линза. Поэтому вспышка от пятна, которое уже скрылось за горизонтом, всё ещё может дойти до нас. Чем компактнее звезда, тем сильнее этот эффект.

Чтобы понять, как это работает, поставьте лампу за край большого шара. Если шар достаточно плотный, его гравитация загнёт свет лампы так, что вы увидите её, даже когда она спряталась. Нейтронная звезда — такой шар размером с город.

Учёные перебрали модели с двумя круглыми, двумя овальными и тремя круглыми пятнами. Модель с тремя пятнами объяснила наблюдения лучше всего: её поддержка оказалась в десятки тысяч раз выше, чем у конкурентов. Для каждого фотона прослеживали путь в искривлённом пространстве-времени. Полученный радиус — 9,88–12,77 километра с доверительной вероятностью 68%. Это меньше, чем у некоторых предыдущих оценок, и смещает допустимую жёсткость материи в сторону более мягкой.

Раньше радиус этого пульсара знали лишь приблизительно, и уравнение состояния нейтронной материи допускало широкий диапазон: от «пружины» до «пластилина». Теперь диапазон сузился. Если соединить новый результат с измерениями других пульсаров, максимальная масса невращающейся нейтронной звезды снижается с 2,20 до 2,15 массы Солнца. Радиус типичной звезды с массой 1,4 солнечной уменьшается с 12,56 до 12,44 километра. Казалось бы, сантиметры, но для ядерной физики это заметный сдвиг.

Когда маяк мигает, моряк по ритму узнаёт его и по яркости прикидывает расстояние. Здесь всё наоборот: расстояние известно, а по яркости и ритму вспышек восстанавливают размеры маяка. Чем больше таких маяков удастся измерить, тем точнее будет карта сверхплотной материи. И если маяк окажется ниже, чем ожидали, придётся пересматривать, из чего он сложен.

PSR J0614-3329 делает 318 оборотов в секунду, то есть точка на его экваторе движется со скоростью около 10% скорости света.

c^2 R_e / (GM)
Безразмерная величина, обратная компактности звезды; использовалась как параметр модели.
Учёные
Enrico FermiPaul DiracSubrahmanyan ChandrasekharAlbert EinsteinBarry BarishKip Thorne
Понятия
NICER предел массы нейтронной звезды свойства нейтронных звёзд масса Юпитера компактность нептун кора радиопульсар пульсар радиус звезды радиус Земли нустар рентгеновский импульс юпитер XMM-Ньютон субнептун пояс астероидов нирспек gw190814 магнетар