Что происходит, когда две нейтронные звезды не складываются в черную дыру?
Оказывается, две нейтронные звезды не обязательно образуют черную дыру.
Столкновения нейтронных звезд, вероятно, лежат в основе коротких гамма-всплесков (GRB), вспышек гамма-излучения, которые длятся менее двух секунд, но несут большую мощность, чем Солнце произведет за время своей жизни. Простая математика предполагает, что, когда две нейтронные звезды объединяются таким образом, у них должна быть масса, достаточная для образования черной дыры, при условии, что они не теряют слишком много материала в процессе слияния.
Наблюдать за свечением, которое следует за этими взрывными слияниями, сложно, но с помощью космического телескопа Хаббл астрономы зафиксировали послесвечение одной из таких вспышек, GRB 200522A. Его угасающее излучение несет в себе важное послание: какими бы сильными ни были эти взрывы, они не обязательно будут катастрофическими. По крайней мере, в этом случае сильно намагниченная нейтронная звезда или магнетар, похоже, пережила это событие.
Вэнь-Фай Фонг (Северо-Западный университет) и его коллеги разместили наблюдения этого гамма-всплеска на сервере препринтов arXiv, и позднее в этом году исследование будет опубликовано в Astrophysical Journal.
AN ODD BURST
Обсерватория Нила Герелса Свифта НАСА впервые обнаружила вспышку после того, как радиация достигла Земли в течение 5,47 миллиарда лет. Команда Фонга снова наблюдала это с помощью космического телескопа Хаббл и множества других наземных обсерваторий после первоначального гамма-всплеска. Но когда пришло время понять взаимосвязь между излучением в электромагнитном спектре - от радио до инфракрасного и рентгеновского - команда сначала не могла понять, что они видят.
После столкновения двух нейтронных звезд, вызвавшего начальную вспышку гамма-излучения, возникает послесвечение излучения, которое исходит от последующей ударной волны. Когда ударная волна взрывается, электроны взрывающейся плазмы вращаются вокруг магнитных полей ударной волны. Это излучение, известное астрономам как килонова, объясняет большую часть послесвечения других гамма-всплесков. Но у этого не получилось - инфракрасное излучение было в 10 раз ярче, чем ожидалось.
«Тот факт, что мы видим это инфракрасное излучение, и то, что оно такое яркое, показывает, что короткие гамма-всплески действительно возникают в результате столкновений нейтронных звезд», - говорит член группы Эдо Бергер (Центр астрофизики, Гарвард и Смитсоновский институт), «но удивительно Последствием столкновения может быть не черная дыра, а скорее всего магнетар ».
МАГНИТАР ВЫЖИВАЕТ
На самом деле команда рассматривает два сценария: первый - столкновение нейтронной звезды с рождением магнетара. Во-вторых, в результате столкновения образовалась черная дыра, сопровождаемая струей плазмы, движущейся с релятивистской скоростью от места столкновения под удивительно большим углом.
«На мой взгляд, сценарий с магнетаром дает более прямое объяснение наблюдений», - говорит Мария Грация Бернардини (Астрономическая обсерватория Брера, Италия), эксперт по GRB, не участвовавший в исследовании. Она добавляет, что маловероятно, чтобы релятивистская струя могла распылять плазму так широко; такие форсунки обычно довольно узкие. Команда Фонга отмечает, что реактивный самолет также не будет производить нужное количество рентгеновских лучей.
«GRB 200522A - замечательный пример того, как короткие послесвечения GRB все еще могут удивлять и озадачивать нас через 15 лет после их открытия», - говорит Бернардини.
Если магнетар пережил столкновение, он еще будет существовать еще долгое время. Фонг и его коллеги пишут, что через несколько лет намагниченный остаток должен произвести наблюдаемое радиоизлучение.
«В случае обнаружения это не только нарушит расхождение между двумя возможными объяснениями в этом конкретном случае, - говорит Бернардини, - но и предоставит долгожданную дымящуюся пушку сценария магнетара и первое прямое свидетельство стабильного магнетара. связаны с GRB ».
