Skoro już skorzystaliśmy z przykładu planet Układu Słonecznego, to zostańmy przy nim. Wśród ośmiu planet mamy cztery planety skaliste oraz cztery gazowe. Najmasywniejszą planetą skalistą jest Ziemia, najmniej masywną planetą gazową jest Uran, który jest 14,5 razy masywniejszy od Ziemi. Między tymi dwiema kategoriami istnieje zatem potężna luka masowa.
Wśród ponad 5600 egzoplanet na przestrzeni ostatnich trzech dekad naukowcy odkryli jednak planety, które mają masę większą od masy Ziemi a mniejszą od masy Urana. Mało tego, w tej kategorii mieszczą się zarówno masywniejsze od Ziemi planety skaliste (superziemie) jak i mniej masywne od Urana planety gazowe (minineptuny). Okazuje się zatem, że żadnej luki tak naprawdę nie ma.
Kolejny obiekt z luki, która nie istnieje
Tym razem sytuacja jest jednak nieco bardziej złożona. W maju 2023 roku detektory znajdujące się na powierzchni Ziemi zarejestrowały przechodzące przez Ziemię fale grawitacyjne. Analiza wykazała, że owe fale zostały wyemitowane w zderzeniu dwóch masywnych obiektów w przestrzeni kosmicznej. Nie ma w tym nic dziwnego, bowiem na przestrzeni ostatnich lat naukowcy wielokrotnie obserwowali już fale pochodzące ze zderzenia czarnych dziur, gwiazd neutronowych, a nawet czarnej dziury z gwiazdą neutronową. Precyzyjna analiza kształtu przechodzących przez nas fal pozwala odkryć masy obiektów, które uległy zderzeniu.
Czytaj także: Fascynujący sygnał z kosmosu! Takich fal grawitacyjnych nigdy wcześniej nie słyszeliśmy
I tu wracamy do problemu luk masowych. Gwiazdy neutronowe oraz czarne dziury o masie gwiazdowej to obiekty powstające zasadniczo w tym samym procesie, tj. w eksplozji supernowej, która kończy życie masywnej gwiazdy.
Jeżeli owa masywna gwiazda ma masę do 30 mas Słońca, to w momencie eksplozji jej zewnętrzne warstwy wyrzucane są w przestrzeń międzygwiezdną, a jądro gwiazdy zapada się pod wpływem grawitacji w gwiazdę neutronową, czyli obiekt o średnicy zaledwie 20 kilometrów i o masie nieprzekraczającej 2,3 masy Słońca.
Jeżeli jednak eksplodująca gwiazda jest jeszcze masywniejsza, to w momencie eksplozji jądro zapada się w czarną dziurę o masie gwiazdowej. W tym przypadku pozostały po gwieździe obiekt ma masę co najmniej 5 mas Słońca.
Tu właśnie istnieje luka. Największa znana gwiazda neutronowa ma masę 2,3 masy Słońca, najmniejsza czarna dziura masę 5 mas Słońca.
Tymczasem w danych opublikowanych 5 kwietnia naukowcy odkryli, że fale zarejestrowane w maju 2023 roku zostały wyemitowane w zderzeniu gwiazdy neutronowej o masie od 1,2 do 2 mas Słońca oraz… obiektu o masie od 2,5 do 4,5 masy Słońca.
Czytaj także: Zapisane w grawitacji. Fale grawitacyjne pomagają astronomom badać kosmos
A więc, mamy tutaj do czynienia z obiektem z luki masowej między gwiazdami neutronowymi a czarną dziurą. Jak na razie nie sposób ustalić, czy mamy do czynienia z najmasywniejszą znaną gwiazdą neutronową, czy najlżejszą czarną dziurą o masie gwiazdowej. Jedno jest pewne — luka nie istnieje.
Mało tego, fakt, że udało nam się odkryć taki obiekt, wskazuje, że muszą one występować powszechnie we wszechświecie. Szanse na to, że udało się nam akurat trafić na zderzenie obiektu występującego niezwykle rzadko, są zdecydowanie małe.
Dokładnie tak, jak w przypadku egzoplanet, tak samo tutaj udało się potwierdzić, że żadnej luki masowej nie ma i obiekty kosmiczne występują w pełnej palecie mas i rozmiarów. Teraz jedynie trzeba ustalić, w jaki sposób mogły one powstać.