Группа учёных из Китая и Австралии провела первое в истории исследование, позволившее определить изначальную массу нейтронных звёзд — сверхплотных остатков массивных светил, завершивших свою эволюцию в гигантских вспышках сверхновых. Результаты работы стали важным шагом в понимании механизмов формирования этих экстремальных объектов и интерпретации данных о слияниях нейтронных звёзд, регистрируемых гравитационно-волновыми обсерваториями.
Нейтронные звёзды, образующиеся после взрывов сверхновых массой более восьми Солнц, обладают невероятной плотностью: их масса колеблется от одной до двух солнечных, при этом размеры сопоставимы с диаметром крупного города (около 10 км в радиусе). До сих пор учёным удавалось измерять массу таких объектов только в двойных системах, где нейтронная звезда соседствует с белым карликом или другим компактным объектом. Однако в таких парах первая родившаяся звезда, как правило, «ворует» вещество у компаньона через процесс аккреции, что затрудняет определение её исходной массы.
В новом исследовании астрофизики проанализировали данные по 90 нейтронным звёздам в двойных системах, для которых были получены точные измерения массы. Используя вероятностный метод, они учли массу, накопленную каждой звездой после рождения, и восстановили исходное распределение масс. Результаты показали, что типичная масса нейтронной звезды при рождении составляет около 1,3 солнечных, а более тяжёлые экземпляры формируются значительно реже.
Подход позволил ответить на старый вопрос астрофизики — каковы изначальные массы нейтронных звёзд. Это важно для анализа новых данных, включая наблюдения гравитационных волн.
Полученные выводы углубляют понимание эволюции массивных звёзд и помогут точнее интерпретировать сигналы от слияний нейтронных звёзд, такие как знаменитое событие GW170817, зарегистрированное в 2017 году. Развитие методов моделирования и увеличение числа гравитационно-волновых детекторов в ближайшие годы позволит проверить и дополнить эти результаты.