Годы спустя астрономы обнаружили удивительное свечение от столкновения нейтронных звезд

Прошло более трех лет с тех пор, как впервые в истории были обнаружены сталкивающиеся нейтронные звезды. На расстоянии 130 миллионов световых лет астрономы наблюдали яркую вспышку гамма-излучения, вызванную колебаниями гравитационных волн, когда две мертвые звезды сошлись вместе.

С тех пор астрономы внимательно следят за углом пространства, в котором произошло столкновение, чтобы увидеть последствия такого невероятного события. К удивлению, они обнаружили, сильное излучение в рентгеновском спектре после того, как модели предсказали, что такое свечение прекратится.

«Мы входим в новую фазу в нашем изучении нейтронных звезд», — сказала астроном Элеонора Троя из Университета Мэриленда.

«Мы действительно не знаем, чего ожидать с этого момента, потому что наши модели не предсказывали рентгеновских лучей, и мы были удивлены, увидев их через 1000 дней после столкновения. Чтобы узнать ответ, могут потребоваться годы, но наши исследования открывают двери для многих возможностей».

Событие столкновения, получившее название GW170817, было впервые обнаружено 17 августа 2017 года как гравитационные волны, исходящие из участка неба в созвездии Гидры, благодаря детекторам LIGO-Virgo.

Затем, всего через 1,7 секунды, две космические обсерватории, космический гамма-телескоп Ферми НАСА и Международная лаборатория гамма — астрофизики ЕКА, зафиксировали интенсивный гамма-всплеск — самое яркое и самое энергичное событие во Вселенной — из той же самой области неба.

Девять дней спустя астрономы обнаружили свечение, охватывающее электромагнитный спектр от радиоволн до рентгеновских лучей. Это было что-то новое, чего никогда не было после гамма — всплеска. Раньше все гамма — всплески полностью исчезали в течение нескольких минут, в то время как это свечение не соответствовало нашим знаниям о последствиях гамма — всплеска.

Это новое послесвечение было интерпретировано как результат релятивистской струи, то есть струи, движущейся со скоростью, близкой к скорости света, от взрыва килоновой звезды. Когда эта струя расширяется в космос, она генерирует собственную ударную волну, излучающую свет во всем спектре, от радиоволн до рентгеновских лучей.

Послесвечение продолжало увеличиваться в яркости, достигнув пика через 160 дней, а затем быстро исчезло, но рентгеновское излучение осталось. Последний раз оно был обнаружено в марте этого года рентгеновской обсерваторией Чандра, через два с половиной года после первого обнаружения столкновения; при последующих наблюдениях в мае с помощью Австралийского телескопа Compact Array свечение было ниже порога обнаружения.

Троя и ее команда нанесли на карту рентгеновское свечение и обнаружили, что продолжительное излучение все еще соответствует релятивистской струе, но не совсем уверены, что позволило ей существовать так долго после столкновения.

Учитывая, что GW170817 — первое событие такого рода, которое нам удалось наблюдать, вероятно, есть вещи, которых мы не понимаем в том, как происходят гамма — всплески и столкновения нейтронных звезд.

«Столкновение так близко к нам, что оно открывает окно во весь процесс, к которому мы редко имеем доступ», — сказал Троя. «Возможно, есть физические процессы, которые мы не включили в наши модели, потому что они не актуальны на более ранних стадиях, с которыми мы более знакомы, когда формируются струи».

Также возможно, что это не сама струя вызвала длительное излучение, а расширяющееся облако газа от килоновой, которое следовало за ней, создавая собственную ударную волну. Если несколько ударных волн возникают в разное время и ведут себя по-разному, это может объяснить различия в том, как затухают волны разных длин.

В настоящее время у нас недостаточно данных, чтобы выяснить, какой из этих сценариев вызвал продолжающееся свечение, но некоторые вещи ясны. Во-первых, мы не совсем понимаем слияния нейтронных звезд. Что-то отсутствует в наших моделях, и только постоянные наблюдения и анализ помогут понять что.

Исследование должно появиться в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества и доступно на arXiv.

Источники: Фото: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser