Астрономы, возможно, впервые нашли доказательства существования меганейтронной звезды — эфемерной промежуточной стадии в столкновениях нейтронных звезд. Эти гиганты, ранее предполагаемые только в теории, коллапсируют в черную дыру всего за несколько миллисекунд.
Теперь контрольные колебания гамма-всплесков дают первый намек на их существование. Это открывает новые возможности для выяснения того, что происходит в этих слияниях, сообщает команда в Nature.
Когда сталкивается пара нейтронных звезд, от них исходят гравитационные волны, а также гамма-лучи, высвобождающие гигантское количество энергии. Этот всплеск гамма-излучения, хотя и длится менее двух секунд, может дать энергии столько, сколько излучают все звезды в галактике вместе взятые.
«Мы знаем, что короткие вспышки гамма-излучения возникают, при столкновении нейтронных звезд и мы знаем также, что в конечном итоге все это схлапывается в черную дыру».
Коулман Миллер, Мэрилендский университет
Мега нейтронная звезда как промежуточная стадия
Пока неясно, как образуется черная дыра. Однако модели позволяют предположить, что сливающиеся нейтронные звезды не становятся черными дырами напрямую, а сначала образуют недолговечную меганейтронную звезду. После слияния она существует всего от 10 до 300 миллисекунд до превращения в черную дыру.
Согласно теории, такие короткоживущие меганейтронные звезды почти в два раза больше своих обычных «сородичей», а их масса на добрых 20 % превышает максимальный предел для нейтронных звезд. Они вообще могут существовать только потому, что чрезвычайно быстро вращаются, делая в минуту почти 78 000 оборотов. Возникающие при этом центробежные силы задерживают неизбежный гравитационный коллапс этих космических гигантов.
Поиск тонких колебаний
Проблема, однако, в том, что астрономы до сих пор не смогли доказать, действительно ли столкновения нейтронных звезд рождают временную меганейтронную звезду. Несколько столкновений, обнаруженных благодаря гравитационным волнам и всплескам, были слишком далеко, чтобы предоставить прямые доказательства этого.
Хотя меганейтронная звезда должна выдавать себя в гравитационных волнах резким скачком частоты и особыми колебаниями, современные детекторы недостаточно мощны, чтобы это зафиксировать. Поэтому команда Коулмана Миллера и Сесилии Чиленти искала сопоставимый сигнал в гамма-лучах, так как при слиянии нейтронных звезд его должны оставлять конверсионные процессы в виде квазипериодических колебаний в этих высокоэнергетических коротких импульсах излучения.
Обнаружено два потенциальных сигнала
Астрономы искали среди данных, зарегистрированных тремя гамма-обсерваториями, сведения о семистах коротких гамма-всплесках. При этом они обнаружили в 1991 и 1993 гг. два сигнала, которые демонстрировали контрольные колебания. Эти всплески, названные GRB 910711 и GRB 931101B, были обнаружены Комптоновским гамма-телескопом, который был выведен из эксплуатации в 2000 году.
«Неудивительно, что оба сигнала поступили от прибора BATSE этого телескопа, поскольку он имел более крупный детектор, чем другие более поздние обсерватории. Это улучшило обнаружение модуляций».
Коулман Миллер
Более подробный анализ показал, что оба всплеска излучения имели схожую структуру с пиками интенсивности около 1000 и 2600 Гц. Кривые блеска также показывают квазипериодические колебания, которые соответствуют короткоживущей меганейтронной звезде. К сожалению, данные не были достаточно точными, чтобы можно было больше узнать о размере, массе и времени жизни объекта.
Первый шаг к новым сведениям
Тем не менее, другие астрономы также видят в этих результатах многообещающий первый шаг:
«Даже если Чиленти и ее коллеги пока не могут сделать никаких твердых заявлений о состоянии материи в этих столкновениях, их результаты впечатляют. Потому что они могли бы расширить наши знания о физике самых экстремальных регионов нашей Вселенной».
Астроном Пол Ласки
Кроме того, к 2030-м гг. детекторы гравитационных волн могут стать достаточно чувствительными, чтобы обнаруживать тонкие колебания меганейтронных звезд и в вибрациях пространства-времени от столкновений нейтронных звезд. Однако до тех пор гамма-всплески остаются единственным способом их обнаружить.
Источник информации и фото:
Комментариев нет:
Отправить комментарий