Столкновение нейтронных звезд создало нейтронную звезду, которую мы считали слишком тяжелой, чтобы существовать

Вспышка света, испускаемая сталкивающимися нейтронными звездами, в очередной раз перевернула наше представление о том, как устроена Вселенная.

Анализ короткого гамма-всплеска, выплеснувшегося при слиянии двух звезд, показал, что, скорее чем образовалась черная дыра, как и ожидалось, непосредственным продуктом слияния была сильно намагниченная нейтронная звезда, намного тяжелее расчетной максимальной массы нейтронной звезды.

Этот магнетар, по-видимому, просуществовал более суток, прежде чем разрушиться. вниз в черную дыру.

«Обычно считается, что такая массивная нейтронная звезда с большой продолжительностью жизни невозможна», — сказала The Guardian астроном Нурия Джордана-Митжанс из Университета Бата в Великобритании. «Это загадка, почему этот был таким долгоживущим».

Нейтронные звезды находятся в спектре того, как звезда может закончить свою жизнь в конце своей жизни. В течение миллионов или миллиардов (или, возможно, триллионов) лет звезда будет пыхтеть, двигатель, сплавляющий атомы в ее горячем, находящемся под давлением ядре.

В конце концов атомы, которые звезда может сплавить, закончатся, и в этот момент точка, все как бы взрывается. Звезда выбрасывает свою внешнюю массу, и, больше не поддерживаемое внешним давлением, создаваемым термоядерным синтезом, ядро ​​коллапсирует под внутренним давлением гравитации.

То, как мы классифицируем эти коллапсированные ядра, зависит от массы объекта. Ядра звезд, которые изначально имели массу примерно в 8 раз больше массы Солнца, коллапсируют в белые карлики, верхний предел массы которых составляет 1,4 массы Солнца, сжатые в сферу размером с Землю.

Ядра звезд с массой от 8 до 30 масс Солнца превращаются в нейтронные звезды с массой от 1,1 до 2,3 массы Солнца в сфере диаметром всего 20 километров (12 миль). А самые большие звезды, превышающие верхний предел массы нейтронной звезды, коллапсируют в черные дыры, согласно теории.

Но есть очень заметный недостаток черных дыр с массой меньше 5 солнечных, так что же происходит в этом массовом режиме? во многом является загадкой.

Вот почему слияния нейтронных звезд так интересны астрономам. Они возникают, когда две нейтронные звезды находятся в двойной системе и достигают точки орбитального распада, в которой они неизбежно сливаются вместе и становятся одним объектом, объединяющим две нейтронные звезды.

Большинство двойных нейтронных звезд имеют объединенную масса, превышающая теоретический верхний предел массы нейтронных звезд. Таким образом, продукты этих слияний, вероятно, прочно сидят в пределах этого разрыва масс нейтронной звезды и черной дыры.

При столкновении двойные нейтронные звезды испускают всплеск высокоэнергетического излучения, известного как короткое гамма-излучение. — лучевой взрыв. Ученые думали, что они могут испускаться только во время образования черной дыры.

Но то, как именно сливающиеся нейтронные звезды превращаются в черную дыру, остается загадкой. Образуется ли черная дыра мгновенно или две нейтронные звезды производят очень тяжелую нейтронную звезду, которая затем очень быстро коллапсирует в черную дыру, не более чем через несколько сотен миллисекунд после слияния?

GRB 180618A был кратковременный гамма-всплеск, обнаруженный в июне 2018 года, свет, который прошел 10,6 миллиарда лет, чтобы достичь нас. Джордана-Митжанс и ее коллеги хотели поближе рассмотреть свет, излучаемый этим объектом: сам всплеск, взрыв килоновой и долгоживущее послесвечение.

Но когда они посмотрели на электромагнитное излучение, вызванное событием с течением времени, что-то было не так.

Оптическое излучение послесвечения исчезло через 35 минут после гамма-всплеска. Команда обнаружила, что это было связано с тем, что она расширялась со скоростью, близкой к скорости света, ускоренной непрерывным источником энергии.

Это соответствовало не черной дыре, а нейтронной звезде. И не просто нейтронная звезда. Похоже, это было то, что мы называем магнетаром: магнитное поле в 1000 раз мощнее, чем у обычной нейтронной звезды, и в квадриллион раз мощнее, чем у Земли. И он провисел более 100 000 секунд (почти 28 часов).

«Впервые, — говорит Джордана-Митжанс, — наши наблюдения выявили множественные сигналы от уцелевшей нейтронной звезды, просуществовавшей по крайней мере одну день после смерти исходной двойной нейтронной звезды.»

Что могло помочь магнетару прожить так долго, неясно. Возможно, магнитное поле немного помогло ему, создав внешнее притяжение, которое предотвратило его полное разрушение, по крайней мере, на какое-то время.

Каким бы ни был механизм – и это определенно произойдет. требуют дальнейшего изучения — работа группы показывает, что сверхмассивные нейтронные звезды способны запускать кратковременные гамма-всплески, и что мы больше не можем предполагать наличие черной дыры.

«Такие выводы неверны. важно, поскольку они подтверждают, что новорожденные нейтронные звезды могут питать некоторые кратковременные гамма-всплески и сопровождающие их яркие излучения в электромагнитном спектре», — говорит Джордана-Митжанс.

«Это открытие может предложить новую способ обнаружения слияния нейтронных звезд и, следовательно, источников гравитационных волн, когда мы ищем в небе сигналы.»

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal..

р>