Самые яркие взрывы происходят в двойных звездных системах

Британские ученые выяснили, что для взрывов гамма-излучения – самых больших и ярких событий во Вселенной – требуются две звезды. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Гамма-всплески — мощные выбросы высокоэнергетического материала в космос, происходят, когда массивная звезда размером примерно в десять раз больше Солнца становится сверхновой и коллапсирует в нейтронную звезду или черную дыру. Но для возникновения гамма-струи звезда должна вращаться достаточно быстро, чтобы запустить материал вдоль полярной оси. Однако это представляет проблему, так как звезды обычно очень быстро теряют любое вращение.

Моделируя поведение массивных звезд при коллапсе, астрономы из Уорикского университета (Великобритания) выдвинули гипотезу о том, что для формирования струй звездам необходим сосед, то есть гамма-всплески происходят в двойных звездных системах. Приливные силы от ближайшего звездного соседа при этом поддерживают момент импульса, нужный для образования струи, и заставляют звезду вращаться со скоростью, необходимой для создания гамма-всплеска.

"Вопрос заключался в том, чтобы понять, когда звезда начинает вращаться и как она поддерживает свое вращение во времени. Мы обнаружили, что воздействие приливов звезды-партнера не дает ей замедлиться, а в некоторых случаях и раскручивает ее за счет энергии спутника, — приводятся в пресс-релизе университета слова первого авотора исследования Эшли Кримс (Ashley Chrimes). — Мы определили, что большинство звезд вращаются быстро именно потому, что они находятся в двойной системе".

Гамма-всплески являются наиболее яркими событиями во Вселенной и наблюдаются с Земли, когда струя их материала направлена ​​прямо на нас. Это означает, что мы видим только 10-20 процентов от всех гамма-всплесков. Более половины всех звезд находятся в двойных звездных системах, и новое исследование показывает, в каких из них стоит ожидать возникновения массивных взрывов.

На основе данных из коллекции бинарных моделей эволюции звезд, созданной исследователями из Уорикского университета и доктором Элдриджем (J. J. Eldridge) из Оклендского университета, ученые смоделировали описанный механизм в популяции, состоящей из тысяч звездных систем, и определили редкие варианты, где может произойти взрыв такого типа.

"В нашем исследовании мы предсказываем, какие звезды или системы могут производить гамма-всплески. До сих пор было неясно, где их ожидать", — говорит Кримс.

"Ученые не делали детальных моделей бинарной эволюции в прошлом, потому что это требует очень сложных расчетов, — говорит еще один автор статьи, доктор Элизабет Стенуэй (Elizabeth Stanway). — Также в этой работе мы впервые рассматриваем физический механизм, объясняющий, как двойные системы производят гамма-всплески".

"Наша модель позволяет прогнозировать, как эти системы должны выглядеть с точки зрения их температуры и светимости, и какими должны быть свойства спутника", — поясняет Кримс.

В дальнейшем ученые планируют применить свой метод анализа для моделирования более редких событий, таких как образование черных дыр и спиральных звезд.