Космічне щось. Наслідки зіткнення нейтронних зірок виявилися ще неймовірнішими, ніж припускали вчені
Наукпоп13 жовтня 2022, 20:03
Зіткнення, що отримало кодову назву GW170817, стало першим і поки що єдиним випадком в історії астрономії, коли вченим вдалося одночасно зафіксувати спалах світла та гравітаційні хвилі, що походять від двох зірок. До того ж, до цієї події астрономи не могли точно визначити джерело гравітаційних хвиль, які фіксують наші наземні детектори, а тим паче спостерігати за такою подією безпосередньо.
Вченим вдалося побачити спалах від зіткнення двох нейтронних зірок, незважаючи на те, що вони були розташованіна відстані 138 млн світлових років від Сонячної системи — настільки потужною була ця подія. За деякими даними, спалах був у тисячу разів яскравішим, ніж звичайний спалах наднової. Це не дивно з огляду на неймовірну щільність нейтронних зірок — одна чайна ложка її поверхневого матеріалу важить близько 4 млрд тонн.
Так, нейтронні зірки масою в 1,1 і 1,6 сонячних мас оберталися навколо один одного по 300-кілометровій спіралі, викривляючи простір-час навколо себе поступово набираючи швидкість і посилаючи у Всесвіт гравітаційні хвилі.
Велика яскрава пляма в центрі — це галактика NGC 4993. Трохи ліворуч і вище від неї можна побачити подію GW170817
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Існування гравітаційних хвиль передбачив понад 100 років тому Альберт Ейнштейн, проте вперше зафіксувати їх вдалося лише у 2015 році. Це бриж у тканині простору-часу, спровокований найпотужнішими космологічними подіями — за ними дослідники можуть визначати, які саме об'єкти брали участь в «аварії», їхню масу, а також відстань від Землі. GW170817 була лише п’ятою подією, гравітаційні хвилі якої вловили вчені.
Однак це був лише початок.
Подальші дослідження цього зіткнення допомагають вченим не лише розкривати деякі таємниці космосу, а й висувати нові цікаві гіпотези про наш Всесвіт.
Наприклад, з’ясувалося, що гамма-спалахи справді виникають внаслідок зіткнення нейтронних зірок. Однак якщо зазвичай гамма-сппалах зникає через кілька днів після події, яка його породила, то GW170817 представив нам незрозумілу аномалію: випромінювання не просто не пропадало, а почало посилюватися з часом.
Аномалія підтвердилася вивченням радіовипромінювання області зіткнення. З якоїсь причини місце космічної аварії продовжувало бути активним через кілька місяців після події.
Астрофізики з Університету Макгілла припустили, що на місці зіткнення утворюється новий об'єкт — наприклад, невелика чорна діра. Випромінювання, яке тривало, могло бути результатом того, що потік матерії, який утворився внаслідок зіткнення нейтронних зірок, може нагрівати матеріал, що оточує чорну діру, яка народжується, — а це досить нешвидкісний процес.
Дивно, але це свічення так і не зникло — вчені й досі намагаються розгадати цю загадку. Незважаючи на те, що його яскравість значно впала, у цій галузі космосу зберігається стабільне свічення.
«Ми вперше бачимо щось подібне. Це дає нам можливість вивчати нові фізичні процеси, які раніше ніколи не спостерігалися», — каже астроном Апраджита Хаджела з Північно-Західного університету, що очолив дослідження, в результаті якого вчені висунули альтернативне пояснення постійному світінню. Вони вважають, що його «підтримує» постійний викид від потужного зіткнення, який нагріває навколишній газ і викликає рентгенівське випромінювання.
Нещодавнє дослідження цієї події показало ще один феномен: після зіткнення нейтронних зірок у космос вилетіла матерія, швидкість якої, як здалося вченим, перевищувала швидкість світла в сім разів.
З погляду всього, що ми знаємо про фізику, це неможливо. Досягнення швидкості світла фактично неможливе, оскільки для цього необхідні умови, яких у нашому Всесвіті не існує. Подальший аналіз даних показав помилковість початкового спостереження.
Подія GW170817 була настільки очікуваною, що за нею стежили десятки наземних та космічних телескопів. Серед них був Хаббл, який збирав інформацію про космічну аварію через два дні після зіткнення зірок. Проте вченим знадобилося кілька років, щоб проаналізувати отриману інформацію та зібрати її докупи.
Дослідницька команда під керівництвом астронома Кунала Мулі з Каліфорнійського технологічного інституту з’ясувала, що релятивістський струмінь, який утворився внаслідок зіткнення, був справді надзвичайно швидким, проте не перевищував швидкості світла.
«Наші результати показують, що в момент зародження струмінь рухався зі швидкістю не менше 99,97% швидкості світла», — каже астроном Венбін Лу з Каліфорнійського університету в Берклі.
Тепер дослідники сподіваються зафіксувати ще одне подібне зіткнення двох нейтронних зірок, щоб вивчити його за допомогою сучаснішого телескопа імені Джеймса Вебба. Вони впевнені, що дані, які вони отримають за його допомогою, допоможуть нам краще розуміти природу таких потужних явищ, а також стежити за їхніми наслідками.