Радио-наблюдения подтвердили сверхбыстрый выброс материала в результате слияния нейтронной звезды
Точные измерения с использованием коллекции радиотелескопов National Science Foundation (NSF) показали, что узкая струя частиц, движущихся почти со скоростью света, выбилась в межзвездное пространство сразу после того, как пара нейтронных звезд объединилась в галактике, находящейся в 130 миллионах световых годах от Земли. Слияние, произошедшее в августе 2017 года, создало гравитационные волны, вызвав колебания в пространстве. Это было первое событие, при котором были обнаружены сразу как гравитационные волны, так и электромагнитные волны, включая гамма-лучи, рентгеновские лучи, видимый свет и радиоволны.
Последствия слияния, получившего название GW170817, можно было наблюдать через орбитальные и наземные телескопы по всему миру. Ученые отметили, что характеристики полученных волн менялись со временем и использовали эти изменения для выявления характера явлений, последовавших за слиянием.
Один вопрос, который выделялся, даже спустя несколько месяцев после слияния, заключался в том, создало ли событие узкую, быстро движущуюся струю материала, которая пробилась в межзвездное пространство. Это было очень важно, потому что такие струи необходимы для создания типа всплесков гамма-излучения, которые, по мнению теоретиков, должны были быть вызваны слиянием пар нейтронных звезд.
Ответ был получен, когда астрономы использовали комбинацию очень длинного базового массива NSF (VLBA), крупномасштабного массива Карла Джански (VLA) и телескопа «Зеленый банк» Роберта С. Берда (GBT). Было выяснено, что локация радио-выброса от слияния перемещалась в пространстве, а движение было настолько быстрым, что только самолет мог объяснить его скорость.
«Мы измерили данное движение, которое оказалось в четыре раза быстрее света. Эта иллюзия, называемая сверхсветовым движением, возникает в тот момент, когда струя направлена почти на Землю, а материал в струе приближается к скорости света», — сказал Кунал Мули, Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) и Caltech.
Астрономы наблюдали объект спустя 75 дней после слияния, затем снова через 230 дней.
«Основываясь на нашем анализе, этот джет, скорее всего, очень узкий, не более 5 градусов в ширину, а его направление только на 20 градусов отклонялось от направления Земли», — сказал Адам Деллер из Технологического университета Суинберн. «Но чтобы соответствовать нашим наблюдениям, материал в струе также должен был взрываться наружу со скоростью более чем на 97 процентов выше скорости света».
Текущий сценарий события заключается в том, что первоначальное слияние двух сверхплотных нейтронных звезд вызвало взрыв, который вывел сферическую оболочку обломков наружу. Нейтронные звезды рухнули в черную дыру, чья мощная сила тяжести начала тянуть к ней материал. Этот материал сформировал быстро вращающийся диск, который генерировал пару струй, движущихся наружу от своих полюсов.
По мере того, как разворачивалось это событие, вставал вопрос о том, выйдут ли струи из оболочки обломков первоначального взрыва. Данные наблюдений показали, что струя взаимодействовала с космическим мусором, образуя широкий «кокон» материала, расширяющегося наружу. Кокон расширялся медленнее, чем струи.
«Наша интерпретация заключается в том, что кокон доминировал над радиоизлучением примерно до 60 дней после слияния, а позже выбросы подвергались воздействию струи», — сказал Оре Готлиб из Тель-Авивского университета, ведущий теоретик исследования.
«Нам повезло, что мы смогли наблюдать это событие, потому что, если бы джет был удален гораздо дальше от Земли, радиоизлучение было бы слишком слабым для его обнаружения», — добавил Грегг Холлинан из Caltech.
На данный момент ученые уверены, что обнаружение быстро движущейся струи в GW170817 значительно усиливает связь между слияниями нейтронной звезды и кратковременными гамма-всплесками. Теперь они знают, что для обнаружения гамма-всплеска струи должны быть относительно направлены к Земле.
