В основе звезды ядерный синтез, который производит все более и более тяжелые элементы. Но как только железо достигается, процесс останавливается, потому что этот металл настолько стабилен, что условия давления и температуры, преобладающие в сердце звезды, недостаточны, чтобы заставить его слиться с еще более тяжелыми атомами. Как только железо образуется в больших количествах, звезда близка к смерти. Однако многие элементы тяжелее железа, такие как золото или уран, действительно существуют. Откуда они тогда? Одним из известных источников тяжелых элементов является синтез нейтронных звезд. Эти чрезвычайно плотные звезды - остатки гравитационного коллапса сердца массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Когда две нейтронные звезды сливаются. Условия таковы, что атомные ядра сливаются и генерируют более тяжелые элементы. Это событие привлекло внимание Вен-Фай Фонга из Северо-Западного университета в США и его коллег. Действительно, это слияние, привело к рождению очень особого типа звезд: магнетара.
Магнетары - это быстро вращающиеся нейтронные звезды с чрезвычайно сильными магнитными полями, в триллионы раз более сильными, чем у Солнца.
Недавняя работа предполагает, что эти звезды могли образоваться после смерти "классической" звезды с мощным магнитным полем, которое возникло в результате слияния двух очень массивных звезд. Но факт, предложенный Вен-Фай Фонгом и его коллегами, предполагает, что магнетары могут возникать непосредственно в результате слияния двух нейтронных звезд.
История началась 22 мая 2020 года, когда спутник NASA забил тревогу: он обнаружил гамма-всплеск, то есть короткий и интенсивный всплеск гамма-лучей (наиболее энергичная область светового спектра. ), пришедший из далекой галактики. Эта вспышка, получившая название GRB 200522A (от гамма-всплеска), высвободила примерно за полсекунды столько же энергии, сколько Солнце излучает за остаток своей жизни!
Затем астрономы направили несколько телескопов на землю и вращающихся вокруг этой области неба, чтобы обнаружить признаки этого события в других областях электромагнитного спектра, в течение нескольких дней после гамма-всплеска. Среди них космический телескоп Хаббла, инструмент который обладают высокой чувствительностью в ближней инфракрасной области (длина волны от 0,78 до 2,5 микрометров).
Объединив данные, полученные с этих разных телескопов, ученые быстро выдвинули гипотезу, объясняющую происхождение этого гамма-всплеска: слияние двух нейтронных звезд. Действительно, астрономы разделяют гамма-всплески на две категории. Так называемые «длинные» всплески, длящиеся более двух секунд, обычно излучаются во время коллапса сердца массивной звезды в конце ее жизни, в сочетании с появлением сверхновой. Что касается «коротких» всплесков продолжительностью менее двух секунд, они объясняются слиянием двух нейтронных звезд, которое, порождает черную дыру. Эти редкие события связаны с «килоновой», сверхновой особого типа, которая дает начало тяжелым элементам. Действительно, при таком слиянии многие атомные ядра сливаются,
Таким образом, гамма-всплеск GRB 200522A, длится около 0,6 секунды, и этот всплекс стал знаком слияния двух нейтронных звезд. Сценарий также подтверждается недавним инцедентом: 17 августа 2017 г. впервые произошло еще одно слияние нейтронных звезд, в результате которого были зарегистрированы гравитационные волны и гамма-всплеск - GW / GRB 170817A , где GW означает гравитационная волна.
Но для объяснения вспышки GRB 200522A команда Фонга столкнулась с проблемой: пытаясь применить модели, используемые астрофизиками для описания этого события, исследователи получили несовместимую интенсивность излучения в ближнем инфракрасном диапазоне Хаббл: измеренное излучение было около десяти раз интенсивнее , чем теоретическое предсказание!
Чтобы устранить это несоответствие, Вэнь-Фай Фонг и его коллеги придумали два варианта. В первом материал, вытесненный во время слияния, после того, как он был внезапно ускорен наружу первой ударной волной, постепенно замедляет свое продвижение за счет сжатия, что проявляется в появлении сотрясения «в ответ». Второй увеличивает плотность материала и нагревает его, отдавая предпочтение излучению, которое могло бы объяснить избыток, измеренный в ближнем инфракрасном диапазоне.
Второй вариант, предложенный исследователями, со своей стороны предусматривает, что звезда, образовавшаяся в результате слияния, является магнетаром. Интенсивно вращающееся магнитное поле, которое возникло в результате преобразования части механической энергии двух нейтронных звезд в магнитную энергию.
Это чрезвычайно сильное магнитное поле, которое со временем передало бы часть своей энергии заряженным частицам изгнанного вещества, увеличивая мощность излучения последних. Размер этой избыточной энергии и длины волн зависят от стадии выброса материала и, следовательно, от прошедшего времени. Таким образом, согласно Вен-Фай Фонгу и его коллегам, этот механизм способен объяснять аномалию излучения в инфракрасном диапазоне, измеряемую * с помощью Хаббл через несколько дней после гамма-всплеска, и исследователи подсчитали, что через три года и четыре месяца после вспышки телескопы смогут наблюдать аналогичную аномалию в области радиосвязи. Это позволит проверить гипотезу и узнать, действительно ли, что они стали свидетелями рождения нового магнетара вживую.