Слияние двух нейтронных звёзд в представлении художника.
Всего несколько миллисекунд существования двух нейтронных тяжеловесов учёные обнаружили в архивных записях.
Разнообразие физических процессов, которые происходят во Вселенной, не перестаёт удивлять. Стоит свыкнуться с тем, как невообразимо долго происходят некоторые космические события, как учёные находят те, что длятся лишь долю секунды.
Астрономы недавно обнаружили в архивных данных странные паузы в излучении, которое пришло от двух пар сталкивающихся нейтронных звёзд.
Известно, что для светил достаточно большой массы это столкновение приводит к возникновению на месте "космического ДТП" чёрной дыры.
Однако, оказалось, что во время пауз, которые длились от 10 до 300 миллисекунд, из двух сливающихся звёзд успели образоваться сверхтяжёлые нейтронные звёзды. И только затем они превратились в чёрную дыру: коллапс и без того очень плотного вещества под действием гравитации приводит к появлению чёрной дыры.
Для того чтобы нейтронные звёзды не умерли сразу (не переродились в чёрную дыру), они должны были вращаться головокружительно быстро. Только так они могли отсрочить неизбежное.
На нейтронных звездах есть горы высотой в миллиметр читайте также
Поясним, что звёзды большой массы заканчивают свою жизнь вспышкой сверхновой. После этого на месте светила остаётся очень плотное ядро, известное как нейтронная звезда.
Эти странные звёзды вмещают в себя массу больше полутора масс Солнца, а сами при этом могут быть диаметром в пару десятков километров.
При этом нейтронные звёзды (как и все остальные светила Вселенной) часто существуют в виде двойных систем — то есть двух звёзд, которые связаны гравитацией и вращаются вокруг общего центра масс.
Постепенно в течение миллионов лет эти светила сближаются, вращаясь по огромной спирали. В конце концов, они сталкиваются, формируя один новый объект.
Что это за объект, зависит от общей массы двух звёзд. К примеру, нейтронная звезда максимальной массы (более трёх масс Солнца) сожмётся под действием собственной гравитации и сформирует чёрную дыру.
Если же сумма масс двух столкнувшихся нейтронных звёзд окажется ниже этого предела, они образуют новую нейтронную звезду. А если их общая масса больше, столкновение породит чёрную дыру.
Астрономам известно всё это, но до сих пор была неясна точная последовательность событий. Исследователи понимали, что упускают из виду какой-то промежуточный этап в возникновении чёрной дыры на месте двух слившихся нейтронных звёзд.
Поэтому они несколько изменили подход к поиску сверхтяжёлых нейтронных звёзд. А затем проанализировали архивные данные о столкновениях таких светил.
Поясним, что рождение чёрной дыры сопровождается всплеском гравитационных волн — эдаким "землетрясением" полотна пространства-времени.
А если в процессе появления чёрной дыры успевает образоваться сверхтяжёлая нейтронная звезда, в гравитационных волнах должен возникнуть рисунок, известный как квазипериодические колебания.
Гравитационные волны рассказали об образовании нейтронной звезды рекордной массы читайте также
Современные обсерватории недостаточно чувствительны, чтобы обнаруживать эти квазипериодические колебания в гравитационных волнах, пишут авторы нового исследования. Но они определили, что "подписи" таких колебаний также должны появляться в гамма-излучении.
Так как при столкновении нейтронных звёзд также порождаются короткие гамма-всплески, то нужный набор данных для изучения исследователи нашли очень быстро.
Чтобы проверить свои предположения, астрономы просмотрели архивные данные о 700 коротких гамма-всплесках, собранные за последние несколько десятилетий.
Так квазипериодические колебания были обнаружены сразу в двух событиях — одно было зафиксировано в июле 1991 года, а другое — в ноябре 1993 года.
Команда подсчитала, что получившиеся сверхтяжёлые нейтронные звёзды могли иметь массу более чем в 2,5 раза больше массы Солнца и просуществовали не более 300 миллисекунд, прежде чем схлопнуться в чёрные дыры.
Они также вращались очень быстро — со скоростью почти 78 тысяч оборотов в минуту. Но прожили они в десятки тысяч раз меньше минуты.
Для сравнения, самый быстрый пульсар — нейтронная звезда, также вращающаяся с огромной скоростью — делает менее 43 тысяч оборотов в минуту.
Учёные пишут, что в будущем детекторы гравитационных волн должны стать достаточно чувствительными, чтобы напрямую находить "подписи" сверхтяжёлых нейтронных звёзд в ряби пространства-времени — гравитационных волнах.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Научпоп" на медиаплатформе "Смотрим".
