Что вы получите, когда две нейтронные звезды сталкиваются и сливаются? Более мощная нейтронная звезда или крошечная черная дыра? В статье, опубликованной в мае 2018 года, изучается прошлогоднее историческое столкновение нейтронной звезды, предполагается, что последнее.
17 августа 2017 года расположенная в США обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром (LIGO) и итальянская обсерватория гравитационных волн Дева обнаружили, пожалуй, самое значительное астрономическое событие современности: столкновение нейтронной звезды. Это столкновение создало сигнал гравитационной волны под названием GW170817. В отличие от нескольких сигналов гравитационных волн, которые были до него, GW170817 не был создан сливающейся черной дырой.
Три гравитационно-волновые обсерватории (две станции LIGO в Вашингтоне и Луизиане, плюс единственный детектор Virgo) зафиксировали сигнал одновременно, поэтому ученые смогли триангулировать приблизительное местоположение в небе, откуда пришел сигнал гравитационной волны. Затем, примерно в то же время, космический телескоп Ферми НАСА обнаружил короткий гамма-всплеск (GRB) на этом участке неба. Ученые предположили, что такие всплески были вызваны столкновением двух нейтронных звезд, и с помощью анализа GW170817 они подтвердили сценарий слияния нейтронных звезд.
После этого астрономического события астрономы сделали множество научных открытий, но GW170817 продолжает давать. С помощью космического телескопа НАСА Чандра, который продолжал изучать место слияния нейтронных звезд в последующие дни, недели и месяцы, астрономы теперь думают, что слияние нейтронных звезд породило маленькую черную дыру. А мы такого раньше не видели.
Из исследований LIGO астрономы уже имели довольно хорошее представление о массе сталкивающихся нейтронных звезд и массе объекта, который они должны создать после столкновения. По их оценкам, объединенный объект будет иметь массу примерно в 2,7 раза больше, чем наше Солнце. Это интересная масса, поскольку она находится на грани либо самой массивной нейтронной звезды, либо самой низкой массы черной дыры из когда-либо обнаруженных. Чтобы выяснить, создало ли событие нейтронную звезду-монстра или крошечную черную дыру, астрономам нужно было изучить генерируемые рентгеновские лучи, и именно здесь Чандра помогла.
«Хотя нейтронные звезды и черные дыры загадочны, мы изучили многие из них по всей Вселенной с помощью телескопов, таких 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 мы ожидаем, что такие объекты будут вести себя в рентгеновских лучах».
Гиннесс, возможно, заинтересуется этой рекордной черной дырой
Если бы столкновение нейтронной звезды привело к созданию более массивной нейтронной звезды, этот объект бы быстро вращался и обладал огромным магнитным полем. В этой ситуации объект взорвался бы мощным и расширяющимся пузырем из высокоэнергетических частиц, которые, в свою очередь, генерировали бы сильное рентгеновское излучение. Но согласно наблюдениям Чандры, рентгеновский сигнал был в сотни раз слабее, чем можно было ожидать. Благодаря простому процессу исключения это означает, что, вероятно, там вообще нет быстро вращающейся нейтронной звезды, и более вероятно, что вместо нее образовалась черная дыра.
«Возможно, мы ответили на один из самых простых вопросов об этом великолепном событии: что оно принесло?» сказал соавтор Паван Кумар из Техасского университета в Остине в своем заявлении. «Астрономы давно подозревали, что слияние нейтронных звезд приведет к образованию черной дыры и возникновению вспышек излучения, но до сих пор у нас не было веских аргументов в пользу этого».
Учитывая, что самые маленькие черные дыры, обнаруженные на сегодняшний день, в четыре-пять раз превышают массу нашего Солнца, эта недавно рожденная черная дыра, вероятно, является рекордсменом как самая маленькая из известных черных дыр. И астрономы засвидетельствовали его рождение. Наблюдения будут продолжены, и если рентгеновский сигнал продолжит ослабевать в ближайшие месяцы и годы, вероятность того, что это черная дыра, будет увеличиваться.