RW Space

Во Вселенной, на расстоянии 5,5 миллиардов световых лет от нас, ряд телескопов зафиксировал яркую вспышку короткого гамма-всплеска. Очень похожую на взрыв килоновой звезды.

Астрономы попытались связать данные со столкновением нейтронных звезд, которое зарегистрировали впервые в истории еще в 2017 году.

Обнаружение 2017 года, известное как GW 170817, стало отличным подарком: огромное количество данных по множеству сигналов, которые помогают нам понять события и распознать то, на что мы смотрим, если подобное явление появится снова.

Но есть что-то в килоновой, сопровождающей гамма-всплеск, названный GRB 200522A, очень непохожее на то столкновение нейтронных звезд. Вспышка, захваченная космическим телескопом Хаббл в ближнем инфракрасном диапазоне, была невероятно яркой — в 10 раз ярче, чем предсказывали модели столкновений нейтронных звезд.

«Эти наблюдения не укладываются в традиционные объяснения коротких всплесков гамма-излучения», — сказал астроном Вен-фай Фонг из Северо-Западного университета.

«Учитывая то, что мы знаем о радио и рентгеновских лучах от этого взрыва, это не столкновение. Излучение в ближнем инфракрасном диапазоне, которое мы обнаруживаем с помощью Хаббла, слишком яркое».

Впервые излучение было обнаружено обсерваторией Нила Герелса Свифта НАСА, космическим телескопом, предназначенным для обнаружения гамма-всплесков. Как только поступило предупреждение, другие космические и земные телескопы начали настраиваться на место взрыва.

Очень большой массив, W.M. Обсерватория Кека и сеть глобальных телескопов обсерватории Лас-Кумбрес работали над получением электромагнитного профиля события от радиоволн до рентгеновских лучей. Они показали, что это был короткий гамма-всплеск — тип взрыва продолжительностью менее двух секунд, связанный со слиянием нейтронных звезд.

Но космический телескоп Хаббл, наблюдающий явление в ближнем инфракрасном диапазоне, изменил мнение ученых.

«По мере поступления данных мы формировали картину механизма, излучающего свет, который мы видели, — сказал астроном Танмой Ласкар из Университета Бата в Великобритании.

«Нам пришлось полностью изменить наш мыслительный процесс, потому что информация, которую добавил Хаббл, заставила нас осознать, что мы должны отказаться от традиционного мышления и предположить, что происходит новое явление. Затем мы должны были выяснить, что эти чрезвычайно мощные взрывы значат для физики».

Столкновение двух нейтронных звезд — коллапсирующих ядер мертвых звезд — является знаменательным событием. Нейтронные звезды крошечные и плотные, примерно в 1,1–2,5 раза больше массы Солнца, но упакованы в сферу диаметром всего 20 километров .

Когда они сталкиваются, они выделяют огромное количество энергии в виде взрыва килоновой звезды, в 1000 раз ярче, чем обычная новая звезда. Это сопровождается всплеском гамма-излучения высокой энергии от струй выброшенного вещества, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.

Сама килонова — это свечение в оптическом и инфракрасном диапазонах волн, вызванное радиоактивным распадом тяжелых элементов. Астрономы считают, что две нейтронные звезды в GW 170817 слились и образовали черную дыру. Исследователи полагают, что яркость килоновой GRB 200522A в ближнем инфракрасном диапазоне указывает на то, что эти две нейтронные звезды слились, чтобы сформировать что-то еще: магнетар.

Магнетары — это тип нейтронных звезд, но они обладают безумно мощными магнитными полями — примерно в 1000 раз мощнее, чем средняя нейтронная звезда.

Магнитары очень редки; только 24 были обнаружены на сегодняшний день в Млечном Пути. Из-за этого нам довольно сложно понять, как они возникают. Если две нейтронные звезды, связанные с GRB 200522A, сформировали магнетар, это дает нам новый механизм, посредством которого могут возникать эти экстремальные звезды.

«Мы знаем, что магнетары существуют, потому что видим их в нашей галактике», — сказал Фонг.

«Мы думаем, что большинство из них образуются в результате взрывов массивных звезд, оставляя сильно намагниченные нейтронные звезды. Однако возможно, что небольшая их часть образуется при слиянии нейтронных звезд. Мы никогда не видели доказательств этого раньше».

На сегодняшний день подтверждена и хорошо охарактеризована только одна килонова — GW 170817.

Но новое исследование — шаг к каталогизации возможного разнообразия килоновых звезд и пониманию диапазона результатов при столкновении двух нейтронных звезд.

Исследование принято к публикации в The Astrophysical Journal и доступно на arXiv.