Возможно, мы увидели послесвечение взрыва нейтронной звезды Килонова

Странное рентгеновское свечение, наблюдаемое в небе через три с половиной года после эпического столкновения двух нейтронных звезд, является первым для науки.

По мнению астрономов, изучающих этот район космоса, это может быть послесвечением взрыва килоновой, который произошел в результате слияния, вероятно, вызванного ударной волной от взрыва, врезавшейся в пыль в области пространства вокруг взрыва.

Или же свечение может быть вызвано тем, что материал, выброшенный во время взрыва, падает обратно на новый слившийся объект, вероятно, черную дыру с низкой массой.

В любом случае, это явление, по-видимому, никогда не было обнаружено ранее.

"Мы вступили на неизведанную территорию в изучении последствий слияния нейтронных звезд", - говорит астроном Апраджита Хаджела из Северо-Западного университета.

"Мы впервые наблюдаем нечто новое и необычное. Это дает нам возможность изучить и понять новые физические процессы, которые ранее не наблюдались".

Сам взрыв, впервые зафиксированный 17 августа 2017 года, был абсолютно эпическим событием. Впервые астрономы зафиксировали момент, когда две нейтронные звезды, запертые вместе на все более распадающейся орбите, столкнулись и слились.

Это событие, получившее название GW170817, было зафиксировано не только с помощью новой области астрономии гравитационных волн, но и в свете всего спектра.

В результате слияния произошел взрыв килоновой - взрыв в 1000 раз более яркий, чем классическая новая звезда. Анализ света этого взрыва показал, что столкновения нейтронных звезд приводят к гамма-всплескам; что при взрыве выбрасываются почти световые струи; и что в энергичной среде во время взрыва образуются тяжелые металлы, такие как золото, платина и уран.

Поскольку это было совершенно новое наблюдение, астрономы продолжали следить за областью неба, где оно произошло, примерно в 132 миллионах световых лет от Солнечной системы.

В рентгеновском диапазоне волн они заметили нечто действительно необычное. Через девять дней после гамма-всплеска источник начал светиться в спектре, достигнув пика яркости через 160 дней после слияния. Затем свечение быстро угасло. Это было интерпретировано как релятивистская струя.

Однако, хотя свечение угасло в большей части спектра, с 2020 года оно достигло плато в рентгеновском диапазоне длин волн - это был устойчивый свет, сохраняющийся во тьме космоса.

Выше: Художественное изображение свечения от GW170817, со вставкой рентгеновского изображения.

"Тот факт, что рентгеновское излучение быстро перестало угасать, стал нашим лучшим доказательством того, что в рентгеновских лучах этого источника обнаруживается что-то помимо джета", - говорит астрофизик Раффаэлла Маргутти из Калифорнийского университета в Беркли.

"Для объяснения того, что мы наблюдаем, необходим совершенно другой источник рентгеновского излучения".

Согласно анализу, проведенному командой, лучше всего свечение объясняется релятивистской ударной волной, когда выброс от столкновения вырывается в космос. Это, по их словам, похоже на звуковой удар здесь, на Земле: когда этот материал расширяется в пространстве вокруг слияния, он врезается в газ, генерируя ударные волны, которые нагревают газ и вызывают рентгеновское свечение.

Если дело обстоит именно так, это говорит о том, что образование черной дыры из двух нейтронных звезд не было быстрым процессом.

Другое объяснение заключается в том, что, когда черная дыра сформировалась, материал вокруг нее начал падать обратно на нее, собравшись в закрученный аккреционный диск. Этот вращающийся диск, нагретый гравитацией и трением, также мог бы испускать рентгеновское излучение.

Любой из этих сценариев - ударная волна килоновой или падение материала на черную дыру, образовавшуюся в результате слияния нейтронных звезд, - был бы первым.

Астрономы собираются продолжить наблюдение за ней, чтобы увидеть, как изменится ее поведение. Если в течение следующих нескольких лет она станет ярче в радиоизлучении, то это, скорее всего, ударная волна. Если она будет продолжать стабильно светить, а затем уменьшится в яркости, то это, скорее всего, аккреция черной дыры. Что бы это ни было, оно расскажет нам кое-что новое о слияниях нейтронных звезд.

"Дальнейшее изучение GW170817 может иметь далеко идущие последствия", - говорит астроном Кейт Александр из Северо-Западного университета.

"Обнаружение послесвечения килоновой может означать, что в результате слияния не сразу образовалась черная дыра. Кроме того, этот объект может дать астрономам шанс изучить, как материя падает на черную дыру через несколько лет после ее рождения".

Исследование должно быть опубликовано в последнем номере журнала The Astrophysical Journal Letters и доступно на сервере препринтов arXiv.