Звезд уже нет, а излучение есть: таинственная находка поразила астрономов

Новая научная работа дает возможные объяснения существования рентгеновского излучения, которое продолжало наблюдаться еще долгое время после столкновения нейтронных звезд, не смотря на то, что все модели указывали на его отсутствие.

Исследование также показывает, что в современных моделях нейтронных звезд и столкновений компактных тел отсутствует важная информация. Работа была опубликована 12 октября 2020 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Прошло три года с момента исторического обнаружения слияния нейтронных звезд из-за гравитационных волн. И с того дня международная группа исследователей во главе с астрономом из Мэрилендского университета Элеонорой Троей непрерывно отслеживает последующие выбросы радиации, чтобы получить наиболее полную картину такого события.

Наблюдаемое слияние нейтронных звезд GW170817 было впервые идентифицировано по гравитационным волнам, обнаруженным обсерваторией гравитационных волн с лазерным интерферометром и его аналогом 17 августа 2017 года. В течение нескольких часов телескопы по всему миру начали наблюдать электромагнитное излучение, включая гамма-излучение, лучи и свет, исходящие от взрыва.

Это был первый и единственный раз, когда астрономы смогли наблюдать излучение, связанное с гравитационными волнами, хотя они давно знали, что такое излучение имеет место. Все другие гравитационные волны, наблюдаемые на сегодняшний день, возникли в результате событий, слишком слабых и слишком далеких, чтобы излучение могло быть обнаружено с Земли.

Через несколько секунд после того, как GW170817 был обнаружен, ученые зарегистрировали первоначальную струю энергии, известную как гамма-всплеск, а затем более медленную килоновую — облако газа, которое вырвалось позади первоначальной струи. Свет от килоновой длился около трех недель, а затем погас. Между тем, через девять дней после того, как гравитационная волна была впервые обнаружена, телескопы наблюдали то, чего раньше не видели: рентгеновские лучи.

Научные модели, основанные на известной астрофизике, предсказывали, что, когда исходная струя от столкновения нейтронной звезды движется через межзвездное пространство, она создает собственную ударную волну, которая излучает рентгеновские лучи, радиоволны и свет. Это известно как послесвечение.

Однако такого послесвечения раньше не наблюдалось. В этом случае послесвечение достигло максимума примерно через 160 дней после того, как были обнаружены гравитационные волны, а затем быстро исчезло. Но рентген остался. Последний раз они наблюдались рентгеновской обсерваторией Чандра через два с половиной года после первого обнаружения GW170817.

В новом исследовательском документе предлагается несколько возможных объяснений столь длительному рентгеновскому излучению. Одна из возможностей состоит в том, что эти рентгеновские лучи представляют собой совершенно новую способность послесвечения от столкновения, а динамика гамма-всплеска каким-то образом отличается от ожидаемой.

Другая возможность заключается в том, что килоновая и расширяющееся газовое облако за исходной струей излучения могли создать свою собственную ударную волну, которой потребовалось больше времени, чтобы достичь Земли.

Третий же вариант предусматривает то, что что-то все же могло остаться после столкновения, возможно, скрытые остатки нейтронной звезды, испускающей рентгеновские лучи.