Астрономи, вивчаючи архівні спостереження потужних вибухів, які називаються гамма-спалахами (gamma-ray bursts, або GRB), виявили світлові патерни, що вказують на нетривале існування надважкої нейтронної зірки перед тим, як вона колапсувала в чорну діру. Цей масивний об’єкт, ймовірно, утворився в результаті зіткнення двох нейтронних зірок.
«Ми шукали ці сигнали в 700 гамма-спалахах, виявлених за допомогою телескопа Fermi та обсерваторій NASA Swift та Compton, – пояснила дослідниця Сесілія Чіренті. – І виявили гамма-випромінювання у двох сплесках, які спостерігалися саме обсерваторією Compton ще на початку 1990-х років».
Нейтронна зірка утворюється, коли в ядрі масивної зірки закінчується паливо, і вона колапсує. Це створює ударну хвилю, яка зносить решту зірки під час вибуху наднової. Нейтронні зорі, як правило, містять більше маси, ніж наше Сонце, хоча мають значно менші розміри, але при перевищенні певної маси колапсують в чорні діри.
Дані, які отримали з обсерваторії Compton, а потім і комп’ютерні симуляції показали, що такі надважкі зірки мають масу приблизно на 20% більше, ніж наймасивніша з тих, яку астрономам вдалося точно виміряти, та вдвічі більший розмір. Короткі гамма-спалахи зазвичай світяться менш як дві секунди, але при цьому вивільняють енергію, яку можна порівняти з енергією, що вивільняється всіма зірками нашої галактики приблизно за рік. Їх можна виявити на відстані понад мільярд світлових років. Також злиття нейтронних зірок створює гравітаційні хвилі.
Комп’ютерне моделювання показує, що під час злиття гравітаційні хвилі демонструють раптовий стрибок частоти, що перевищує 1000 Гц. Сигнали швидкі та слабкі, щоб обсерваторії гравітаційних хвиль могли їх виявити. Але Чіренті та її команда припустили, що подібні сигнали можуть з’являтися в гамма-випромінюванні у вирі закрученої матерії при злитті двох нейтронних зірок.
Fermi та Swift не фіксували нічого подібного, але інструмент обсерваторії Compton у 1991 та 1993 роках якраз помітив щось схоже на два таких гамма-сплески. Більша площа інструменту BATSE (Burst And Transient Source Experiment) дала йому перевагу у виявленні мерехтіння, яке говорило про присутність меганейтронних зірок, тож він і надав перші переконливі докази того, що гамма-сплески відбуваються далеко за межами нашої галактики. А у 2000 році гамма-обсерваторія Compton зійшла з орбіти та була знищена при вході в атмосферу Землі.
«Ці результати дуже важливі, оскільки вони створюють основу для майбутніх вимірювань надмасивних нейтронних зірок обсерваторіями гравітаційних хвиль», – вважають вчені. Чутливі до гравітаційних хвиль детектори з’являться десь до 2030-х років, а до цього єдиними доступними інструментами вивчення діяльності надважких нейтронних зірок будуть лише комп’ютерні моделювання та спостереження за гамма-випромінюванням.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також: