Астрономы установили: облако взрыва при слиянии двух нейтронных звезд — почти идеальный шар. Такая форма противоречит общепринятым представлениям. Почему это открытие приближает нас к разгадке главных космологических тайн — в материале РИА Новости.
Эверест в чайной ложке
Когда массивная звезда коллапсирует, часть ее вещества упаковывается в сверхплотное сравнительно компактное ядро. Если его масса больше трех солнечных, возникает черная дыра. Меньше — образуется нейтронная звезда.
Нейтронная звезда 20 километров в диаметре может быть в полтора-два раза массивнее Солнца. Чайная ложка вещества нейтронной звезды на Земле весила бы примерно как гора Эверест.
В некоторых системах появляются сразу две нейтронные звезды. В недавней работе объяснили, как это происходит: массивные газовые шары вращаются вокруг общего центра масс, затем они “схлопываются” в сверхплотные объекты, которые постепенно сближаются и, наконец, сталкиваются.
Художественное изображение системы CPD-29 2176
Это называют взрывом килоновой. Астрофизическое явление, предсказанное в 1974-м, впервые зафиксировали в 2013-м — как гамма-всплеск. В 2017-м детекторы LIGO (в США) и Virgo (в Европе) уловили гравитационные волны — колебания в пространстве-времени — от килоновой AT2017gfo, которая находится в 140 миллионах световых лет от Земли.
Столкновение нейтронных звезд — это очень экстремально для Вселенной. В результате образуются самые тяжелые элементы периодической таблицы Менделеева, такие как золото, платина, уран, йод. Следы этих космических катаклизмов есть и в наших украшениях, и у нас в организме.
Сферическое облако в вакууме
До сих пор ученые не знали, как выглядит взрыв килоновой. “Интуиция и все предыдущие модели подсказывали, что возникающее облако должно быть сплющенным и довольно асимметричным”, — говорит Альберт Снеппен, аспирант Института Нильса Бора (Дания) и первый автор исследования, опубликованного в журнале Nature.
Международная группа астрофизиков проанализировала ультрафиолетовое, оптическое и инфракрасное излучение при вспышке килоновой AT2017gfo, зафиксированное спектрографом X-shooter на находящемся в Чили Очень большом телескопе (Very Large Telescope) Европейской южной обсерватории. Также использовали данные о радио- и гравитационных волнах и наблюдения космической обсерватории “Хаббл”.
Очень большой телескоп (VLT, Very Large Telescope) в обсерватории Паранал в чилийской пустыне Атакама
Результат удивил ученых: облако было полностью симметричным, близким к идеальному шару.
Доцент Института Нильса Бора Дарах Уотсон, второй автор исследования, отмечает, что, с общепринятой точки зрения, такая форма “не имеет смысла”. “Вероятно, в теориях и симуляциях килоновых, которые мы рассматривали в течение последних 25 лет, не хватает важной физики”, — говорит он.
Список подозреваемых
Разумеется, аномалию попытались объяснить. Снеппен предполагает, что все дело в энергии, которая вырвалась из центра слияния нейтронных звезд. Ее было так много, что она могла “сгладить форму” вспышки. Значит, количество энергии намного превышает оценки теоретиков.
Уотсон подозревает, что к сферическому распределению вещества привело электромагнитное поле. При столкновении две нейтронные звезды на миллисекунды объединяются в одну гипермассивную. Вокруг возникает мощное поле, энергия которого высвобождается после схлопывания в черную дыру.
Однако это не объясняет еще одного обстоятельства. При вспышке килоновой атомы легких и тяжелых веществ должны выбрасываться в разных направлениях. Но в AT2017gfo обнаружили только равномерно распределенные легкие элементы.
Килоновая — взрыв при столкновении нейтронных звезд
Снеппен выдвинул альтернативную гипотезу: гипермассивная нейтронная звезда за свою ультракороткую жизнь излучает много нейтрино. Электрически нейтральные субатомные частицы чрезвычайно редко взаимодействуют с материей, зато способны превращать нейтроны в протоны и электроны и, таким образом, создавать легкие элементы.
Возможно, именно в этом ответ на загадку шарообразной формы взрыва.
Ключ к тайне Вселенной
По мнению ученых, теперь мы сможем понять, как быстро расширяется Вселенная, и установить ее возраст.
Основной способ измерения времени с момента Большого взрыва (конечно, если он был) — это шкала космических расстояний. Установив класс светимости некоторых астрономических объектов (“стандартных свечей”), физики измеряют их видимую яркость и рассчитывают дистанцию. Чем дальше объект от нас, тем он старше.
Самые далекие небесные тела видны только в инфракрасном диапазоне. ИК-обсерватория “Джеймс Уэбб” способна заглянуть почти к началу времен и увидеть галактики, существовавшие 13,5 миллиарда лет назад. Возраст Вселенной оценивается в 13,8 миллиарда.
