Коллапс нейтронной звезды породил взрыв в форме идеальной сферы, неизвестный всему научному сообществу.
Художественная реконструкция взрыва нейтронной звезды
Альберт Снеппен
Согласно новому анализу последствий исторического столкновения нейтронных звезд, наблюдавшегося в 2017 году, взрыв килоновой, произведенный двумя звездами, представлял собой полностью симметричную, почти идеальную сферу. И астрономы просто не знают, почему так произошло — это явление противоречит всем предыдущим гипотезам и моделям килоновой.
Как взрываются килоновые?
Мы редко видим столкновения нейтронных звезд. Взрыв 2017 года, названный GW170817, был не только первым, но и непревзойденным с точки зрения детализации. От него мы многое узнали о Вселенной. Например, эти столкновения являются источником фонового гамма-излучения, самого энергичного света во Вселенной. Образовавшиеся килоновые взрывы также являются «фабриками» по производству тяжелых элементов, таких как золото и платина.
Но мы до сих пор мало о них знаем. К счастью, о GW170817 было собрано так много данных, что ученые все еще просеивают их и будут делать это в течение некоторого времени. Анализ этого ряда информации привел астрофизика Альберта Снеппена из Института Нильса Бора и его коллег к проекту по определению формы килоновой звезды.
Найдены нейтронные звезды, время жизни которых составляет доли секунды: они сразу коллапсируют в черные дыры
Геометрия взрыва диктуется свойствами сверхплотного вещества, из которого состоят нейтронные звезды, и поэтому их изучение помогает ученым лучше понять энергию взрыва и другие свойства синтеза. Сферический взрыв ученые обнаружилипредполагает, что наши знания о слияниях нейтронных звезд… почти отсутствуют.
«У вас есть две ультракомпактные звезды, которые вращаются вокруг друг друга со скоростью 100 раз в секунду, прежде чем схлопнуться. Наша интуиция и все предыдущие модели говорят, что облако взрыва, созданное столкновением, должно иметь уплощенную и довольно асимметричную форму», — сказал Снеппен.
«Наиболее вероятный способ сделать взрыв сферическим — это если огромное количество энергии вырывается из центра взрыва и сглаживает форму, которая в противном случае была бы асимметричной. Таким образом, сферическая форма говорит нам о том, что, вероятно, имеется много энергии. в центре столкновения, которое было непредвиденным», — добавил ученый.
Коллапс нейтронной звезды
Этому есть возможное объяснение. Нейтронные звезды — это то, во что могут превратиться звезды данной массы после того, как израсходуют все термоядерное топливо в их ядре. Когда звезда достигает этой точки, она выбрасывает свой внешний материал, а ядро коллапсирует в сверхплотный объект.
Меньшие звезды становятся белыми карликами с массой примерно в 1,4 раза больше солнечной. Промежуточные звезды превращаются в нейтронные звезды с массой примерно в 2,4 раза больше массы Солнца. Самые массивные звезды превращаются в черные дыры.
Когда столкнулись две нейтронные звезды, поток излучения стал в семь раз быстрее скорости света — как такое возможно?
Когда две нейтронные звезды сталкиваются, объединенная масса заставляет новообразованный объект еще больше гравитационно коллапсировать, превращая его в черную дыру. Но за короткое время до того, как это произойдет, объект может превратиться в гипермассивную нейтронную звезду с чрезвычайно мощным магнитным полем. Недавний анализ показывает, что именно это и произошло с GW170817. Всего на одну секунду объект представлял собой сверхмассивную нейтронную звезду.
Исследователи говорят, что это может объяснить сферическую килонову.
«Возможно, своего рода «магнитная бомба» создается, когда энергия огромного магнитного поля сверхмассивной нейтронной звезды высвобождается, когда звезда коллапсирует в черную дыру», — объясняет Уотсон. – Высвобождение магнитной энергии может привести к более сферическому распределению материала при взрыве. В этом случае рождение черной дыры может быть очень энергичным».
Но некоторые вопросы остаются без ответа, в частности, сколько тяжелых элементов выковано в килоновой. Мы знаем, что это происходит; после взрыва ученые четко отметили стронций в выбросах звезды.
В своем анализе группа Снеппена обнаружила почти сферически-симметричное распределение стронция, одного из самых легких тяжелых элементов. Но модели предполагают, что во многих местах килоновой вместо более легких элементов, таких как золото и уран, должны образовываться более тяжелые. Команда считает, что это обстоятельство предполагает участие в процессе нейтрино.
«Альтернативная идея заключается в том, что за миллисекунды жизни сверхмассивной нейтронной звезды она испускает очень мощное излучение, возможно, включая огромное количество нейтрино. Они могут заставить нейтроны трансформироваться в протоны и электроны и, таким образом, создать более легкие элементы в целом. У этой идеи тоже есть недостатки, но мы считаем, что нейтрино играют даже более важную роль, чем мы думали».
