Невероятно редкий космический объект впервые обнаружен в гравитационных волнах

Гравитационная волна, обнаруженная в мае прошлого года, подарила нам тип космического столкновения, которого мы никогда раньше не видели.

Одной из задействованных масс была нейтронная звезда. Пока все нормально.

Но мы не знаем, что это был за другой объект. Это потому, что он прочно занимает нишу, известную как нижняя массовая ниша – кажущиеся редкими тела с массой где-то между самыми массивными нейтронными звездами и самыми крутыми черными дырами.

Мы впервые видим гравитационное Волновое событие, включающее нейтронную звезду и объект с разницей в массах, и хотя мы не намного ближе к пониманию того, что на самом деле представляет собой последний, это открытие позволяет предположить, что эти неуловимые загадочные сгустки могут быть обычным явлением в галактике.

«Хотя предыдущие доказательства существования объектов с разницей в массах поступали как в гравитационных, так и в электромагнитных волнах, эта система особенно интересна, потому что это первое гравитационно-волновое обнаружение объекта с разницей в массах в паре с нейтронной звездой», — говорит астрофизик Сильвия Бисковану. из Северо-Западного университета в США.

«Наблюдение этой системы имеет важные последствия как для теорий бинарной эволюции, так и для электромагнитных аналогов слияний компактных объектов».

Нейтронные звезды и звездные звезды Черные дыры -массовой массы относятся к тому же классу космических объектов. Это то, что осталось от массивных звезд, доживших до конца своей жизни и ставших сверхновыми. Внешний материал звезды яростно взрывается в космос; но ядро ​​в центре звезды, больше не поддерживаемое внешним давлением термоядерного синтеза, коллапсирует в сверхплотный объект.

Что определяет результат, так это масса. Звезды, стартовая масса которых примерно в 8–30 раз превышает массу Солнца, в конечном итоге превращаются в нейтронные звезды. Как только большая часть звездного материала будет выброшена, коллапсирующее ядро ​​будет иметь массу до 2,3 солнечных масс, упакованное в сферу диаметром всего 20 километров (12 миль).

В результате коллапса образуются черные дыры звезды. звезд с гораздо большей массой, оставляющих высококонцентрированные карманы материала, масса которых обычно варьируется от пяти до дюжины или около того солнечных масс.

И вот что становится интересным: мы обнаружили очень мало объектов между 2,3 и пять солнечных масс. А из тех, что мы обнаружили, неясно, смотрим ли мы на маленькую черную дыру или на большую нейтронную звезду.

Поскольку Область между самыми массивными нейтронными звездами и самыми легкими черными дырами, как ни странно, лишена обнаружений, ученые называют ее нижней массой (чтобы отличить ее от верхней массы черной дыры).

Обнаружения гравитационных волн летают. в наши дни они толстые и быстрые, и астрономы используют их для понимания черных дыр; их количество и распределение по массе дают нам представление о том, сколько их существует, как они формируются и растут.

Разница в нижней массе — это загадка, на которую ученые надеялись, что гравитационные волны прольют некоторый свет. . В 2020 году было впервые обнаружено слияние черной дыры и объекта с разницей масс, масса которого составляла 2,6 солнечных масс.

Новое обнаружение, названное GW230529, было сделано в мае 2023 года. Анализируя сигнал гравитационной волны, коллаборации LIGO, Virgo и KAGRA смогли определить, что масса одного из задействованных объектов составляла от 1,2 до 2 солнечных масс. Это довольно солидно в диапазоне нейтронных звезд.

Однако второй объект имел массу от 2,5 до 4,5 солнечных масс. Это твердое место в массовом разрыве. Исследователи полагают, что это, вероятно, крошечная черная дыра; на основе текущих данных невозможно это узнать, но они превышают теоретический верхний предел массы нейтронной звезды, так что на данный момент это наиболее правдоподобное объяснение.

Но больше всего интересует сам факт открытия. интересно и что это означает для будущих открытий.

«До того, как мы начали наблюдать Вселенную в гравитационных волнах, свойства компактных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды, были косвенно выведены из электромагнитных наблюдений систем в нашем Млечном Путь, — говорит астрофизик Майкл Зевин из планетария Адлера в США.

— Идея о разрыве между массами нейтронной звезды и черной дыры — идея, которая существует уже четверть века. GW230529 является захватывающим открытием, поскольку оно намекает на то, что этот «разрыв в массах» менее пуст, чем считали ранее астрономы, что имеет значение для взрывов сверхновых, образующих компактные объекты, и для потенциальных световых шоу, которые возникают, когда черная дыра разрывает нейтронную звезду».

Детекторы гравитационных волн LIGO, Virgo и KAGRA проходят техническое обслуживание, и недавние обновления значительно повысили чувствительность обнаружения. Наблюдения планируется возобновить 10 апреля 2024 года; в ближайшем будущем мы ожидаем еще несколько интересных открытий черных дыр.

С результатами исследования можно ознакомиться на веб-сайте LIGO.