Когда две нейтронные звезды сталкиваются и сливаются, что получается? Более мощная нейтронная звезда или крошечная черная дыра? Статья за май 2018 года, посвященная истории прошлогоднего столкновения нейтронных звезд, предполагает последнее.
17 августа 2017 года американская лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн (LIGO) и итальянская обсерватория гравитационных волн Virgo обнаружили, возможно, самое значительное астрономическое событие современности: столкновение нейтронной звезды. Это столкновение создало сигнал гравитационной волны под названием GW170817. В отличие от нескольких сигналов гравитационных волн, появившихся до него, GW170817 не был сгенерирован сливающейся черной дырой.
Три обсерватории гравитационных волн (две станции LIGO в Вашингтоне и Луизиане, а также один детектор Virgo) совместно зарегистрировали сигнал, поэтому ученые смогли триангулировать примерное место на небе, откуда пришел сигнал гравитационных волн. Затем, примерно в то же время, космический телескоп НАСА «Ферми» обнаружил короткий гамма-всплеск (GRB) на этом участке неба. Ученые предположили, что такие вспышки были вызваны столкновением двух нейтронных звезд, и анализ GW170817 подтвердил сценарий слияния нейтронных звезд.
Астрономы сделали много научных открытий после этого астрономического события, но GW170817 продолжает давать результаты. С помощью космического телескопа НАСА «Чандра», который продолжал изучать место слияния нейтронных звезд в последующие дни, недели и месяцы, астрономы теперь считают, что слияние нейтронных звезд породило маленькую черную дыру. Такого мы еще никогда не видели.
Из исследований LIGO астрономы уже получили довольно хорошее представление о массе сталкивающихся нейтронных звезд и массе объекта, который они должны произвести после столкновения. По их оценкам, объединенный объект будет иметь массу примерно в 2,7 раза больше массы нашего Солнца. Это интересная масса, поскольку она находится на грани того, чтобы быть самой массивной нейтронной звездой или самой малой черной дырой из когда-либо обнаруженных. Чтобы выяснить, создало ли это событие гигантскую нейтронную звезду или крошечную черную дыру, астрономам нужно было изучить генерируемые рентгеновские лучи, и в этом Чандра помогла.
«Несмотря на то, что нейтронные звезды и черные дыры загадочны, мы изучили многие из них по всей Вселенной с помощью таких телескопов, как Чандра», - сказал Дэйв Пули из Университета Тринити в Сан-Антонио, штат Техас, который руководил исследованием. «Это означает, что у нас есть как данные, так и теории о том, как такие объекты будут вести себя в рентгеновских лучах».
Книга рекордов Гиннесса может заинтересоваться этой рекордной черной дырой
Если бы столкновение нейтронной звезды создало более массивную нейтронную звезду, этот объект быстро вращался бы и обладал огромным магнитным полем. В этой ситуации объект взорвался бы мощным и расширяющимся пузырем высокоэнергетических частиц, который, в свою очередь, породил бы экстремальное рентгеновское излучение. Но согласно наблюдениям Чандры, рентгеновский сигнал был в сотни раз слабее, чем можно было бы ожидать. С помощью простого процесса исключения это означает, что там, вероятно, вообще нет быстровращающейся нейтронной звезды, а вместо нее образовалась черная дыра.
" Возможно, мы ответили на один из самых основных вопросов об этом ослепительном событии: что оно дало?" - заявил соавтор исследования Паван Кумар из Техасского университета в Остине. «Астрономы давно подозревали, что слияние нейтронных звезд может привести к образованию черной дыры и всплескам радиации, но до сих пор у нас не было веских доказательств этого».
Учитывая, что самые маленькие черные дыры, обнаруженные на сегодняшний день, примерно в четыре-пять раз больше массы нашего Солнца, эта недавно родившаяся черная дыра, вероятно, является рекордсменом как самая маленькая из известных черных дыр. И астрономы стали свидетелями его рождения. Наблюдения будут продолжаться, и если в ближайшие месяцы и годы рентгеновский сигнал продолжит ослабевать, вероятность того, что это черная дыра, будет продолжать расти.
Интересно
Это был первый пример «астрономии с несколькими мессенджерами», когда сигнал гравитационных волн и электромагнитный сигнал (всплеск) были объединены для изучения одного и того же астрономического события. Это святой Грааль для науки, когда мы можем напрямую исследовать столкновение нейтронных звезд И измерить произведенный ими гамма-всплеск, и это то, что сделало событие таким значительным.