[ad_1]
Астрономы, возможно, зафиксировали «звуковой удар» от мощного взрыва, известного как килонова. Это событие, названное GW170817, является результатом слияния двух нейтронных звезд и является первым объектом, для которого были обнаружены как гравитационные волны, так и электромагнитное излучение, или свет, от Земли. Непрерывное обнаружение этого света рентгеновской обсерваторией Чандра НАСА, проанализированное совместными усилиями, в которое входят исследователи штата Пенсильвания, выявило это космическое явление.
«Чандра продолжает обнаруживать электромагнитное излучение от этого слияния нейтронных звезд почти через четыре года после того, как это событие было впервые обнаружено», — сказал Дэвид Радис, доцент кафедры физики, астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете и член сотрудничества. «Эти наблюдения дают важную информацию о том, что происходит после первоначального столкновения, например, когда и как два слившихся объекта могут образовать черную дыру».
Килонова возникает при слиянии двух нейтронных звезд — одних из самых плотных объектов во Вселенной. 17 августа 2017 года астрономы обнаружили гравитационные волны от такого слияния с помощью Обсерватории усовершенствованных лазерных интерферометров гравитационных волн (LIGO) в США и детектора Virgo в Италии, что совпало со вспышкой гамма-излучения. С тех пор астрономы используют телескопы по всему миру и в космосе, в том числе рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», для изучения GW170817 в электромагнитном спектре, включая рентгеновские лучи.
«Мы вступили на неизведанную территорию, изучая последствия слияния нейтронных звезд», — сказал Апраджита Хаджела из Северо-Западного университета, руководивший новым исследованием GW170817.
Астрономы считают, что после слияния нейтронных звезд обломки генерируют свет в видимом и инфракрасном спектре в результате распада радиоактивных элементов, таких как платина и золото, образовавшихся в обломках в результате слияния. Эта вспышка света называется килоновой. В случае GW170817 видимый свет и инфракрасное излучение были обнаружены через несколько часов после гравитационных волн.
Слияние нейтронных звезд в рентгеновских лучах выглядело совсем иначе. Сразу после того, как было объявлено о первоначальном обнаружении LIGO, ученые потребовали, чтобы Чандра быстро переключилась со своей текущей цели на GW170817. Сначала они не видели никакого рентгеновского излучения от источника, но 26 августа 2017 года Чандра посмотрела еще раз и нашла точечный источник рентгеновского излучения.
Это отсутствие обнаружения рентгеновских лучей, за которым быстро последовало их обнаружение, свидетельствует об узкой струе высокоэнергетических частиц, образовавшихся в результате слияния нейтронных звезд. Струя находится «вне оси», то есть не направлена прямо на Землю. Исследователи считают, что изначально Чандра наблюдала за узкой струей сбоку, и поэтому не увидела рентгеновских лучей сразу после обнаружения гравитационных волн.
Однако со временем материал в струе замедлился и расширился, когда он врезался в окружающий материал. Это привело к тому, что конус струи начал больше расширяться в пределах прямой видимости Чандры, и было обнаружено рентгеновское излучение.
С начала 2018 года рентгеновское излучение, вызванное струей, неуклонно становилось все слабее, поскольку струя продолжала замедляться и расширяться. Затем исследовательская группа заметила, что с марта 2020 года до конца 2020 года спад прекратился, а рентгеновское излучение было примерно постоянным по яркости. Это был важный знак.
«Тот факт, что рентгеновские лучи перестали быстро исчезать, был нашим лучшим доказательством того, что в этом источнике в рентгеновских лучах обнаруживается что-то помимо струи», — сказала соавтор Раффаэлла Маргутти из Калифорнийского университета в Беркли. «Кажется, для объяснения того, что мы видим, необходим совершенно другой источник рентгеновских лучей».
Основное объяснение этого нового источника рентгеновских лучей состоит в том, что расширяющиеся обломки от слияния породили удар, подобный звуковому удару сверхзвукового самолета. Излучение, производимое материалом, нагретым ударной волной, называется послесвечением килоновой. Альтернативное объяснение состоит в том, что рентгеновские лучи исходят от материала, падающего на черную дыру, образовавшуюся после слияния нейтронных звезд. GW170817 будет первым наблюдением любого объяснения.
«Дальнейшее изучение GW170817 может иметь далеко идущие последствия», — сказала соавтор Кейт Александер, также из Северо-Западного университета. «Обнаружение послесвечения килоновой означает, что слияние не привело к немедленному образованию черной дыры. В качестве альтернативы этот объект может дать астрономам возможность изучить, как материя падает на черную дыру через несколько лет после ее рождения».
Чтобы различить эти два объяснения, астрономы будут продолжать следить за GW170817 в рентгеновском и радиоволнах. Если это послесвечение килоновой, ожидается, что радиоизлучение со временем станет ярче и будет снова обнаружено в ближайшие несколько месяцев или лет. Если объяснение включает в себя падение материи на только что образовавшуюся черную дыру, то выход рентгеновского излучения должен оставаться постоянным или быстро снижаться, и со временем не будет обнаружено никакого радиоизлучения. Новые наблюдения Чандра за GW170817 от декабря 2021 года, которые команда в настоящее время анализирует, могут помочь решить этот вопрос.
«Это наблюдение также прокладывает путь для дальнейшего изучения», — сказала соавтор Эшли Вильяр, доцент кафедры астрономии и астрофизики в Пенсильванском университете. «Когда LIGO начнет свой четвертый сеанс наблюдений, мы надеемся найти больше килоновых и действительно изучить разнообразие этих событий, в том числе то, как различаются сигнатуры массы и энергии в послесвечении и как могут меняться нетепловые компоненты, такие как структура струи. Богатство этого набора данных имеет важное значение для освещения физики, управляющей этим разнообразием».
Статья с описанием этих результатов опубликована в последнем выпуске The Astrophysical Journal Letters.
Центр космических полетов имени Маршалла НАСА управляет программой Chandra. Рентгеновский центр Чандра Смитсоновской астрофизической обсерватории контролирует научные операции из Кембриджа, штат Массачусетс, и полеты из Берлингтона, штат Массачусетс.
Связанный
[ad_2]
Source