Наблюдения релятивистского эффекта задержки сигнала помогли группе учёных из США и Нидерландов выяснить, что вращающаяся нейтронная звезда J1614-2230 примерно в два раза превосходит Солнце по массе.

Наиболее вероятной для нейтронной звезды считается масса в 1,4 солнечной. Астрономам, разумеется, известны и более крупные объекты такого типа — к примеру, радиопульсар J1903+0327, масса которого оценивается в (1,74 ± 0,04) солнечной. Совсем недавно мы рассматривали новые данные по другому пульсару, B1957+20, также претендующему на звание самого массивного.

Впрочем, определённое в случае B1957+20 гигантское значение массы (2,4 солнечной) может оказаться неверным. Результаты расчёта для J1614-2230, выполненного по более простой методике, представляются и более надёжными.

Миллисекундный пульсар J1614-2230, удалённый примерно на 3 000 световых лет от Земли, входит в двойную систему, вторым компонентом которой стал белый карлик. В определённые моменты последний, двигаясь по орбите, приближается к прямой, соединяющей наблюдателя на Земле и пульсар. Гравитационное воздействие белого карлика в этом случае создаёт идеальные условия для наблюдения эффекта Шапиро — увеличения времени распространения сигналов J1614-2230 при их прохождении вблизи массивного объекта. «Нам очень повезло с этой системой, — признаётся сотрудник Национальной радиоастрономической обсерватории Скотт Рэнсом (Scott Ransom). — Линию наблюдений можно считать лежащей в плоскости орбиты белого карлика, который также имеет весьма внушительную массу. Всё это увеличивает задержку Шапиро и упрощает измерения».

Система, в которой можно наблюдать эффект Шапиро. Величину задержки можно рассчитать по формуле Δt = -(2•G•M/c³)•ln(1 – sini•cosθ), где G — гравитационная постоянная, M — гравитирующая масса, c — скорость света, i — наклонение орбиты (по отношению к линии наблюдений). Угол θ отмечен на рисунке. (Иллюстрация из журнала Nature.)

Для сбора опытных данных астрономы использовали радиотелескоп Роберта Бёрда (Грин-Бэнк, Западная Виргиния, США). Точная масса нейтронной звезды, вычисленная после определения требуемых параметров двойной системы и гравитационной задержки сигналов J1614-2230, оказалась равна (1,97 ± 0,04) солнечной.

Этот результат превосходит величины, предсказываемые многими экзотическими моделями, и свидетельствует в пользу того, что нейтронные звёзды действительно состоят преимущественно из нейтронов. «Конечно, параметры моделей можно изменить так, чтобы они соответствовали данным по J1614-2230, — замечает не принимавший участия в работе астрофизик из Мэрилендского университета Коулман Миллер (Coleman Miller). — Но вечно это продолжаться не может: когда-нибудь нам придётся применить бритву Оккама».

На следующем этапе отбора моделей учёным понадобится значение радиуса J1614-2230, расчёт которого уже начался.

Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature.