Черные дыры не всегда являются источником гамма-всплесков, показывает новое исследование

Ученым возможно придется переосмыслить способ образования GRB после того, как исследование показало, что эти колоссальные внегалактические всплески энергии иногда вызываются сверхмассивными звездами.

Об этом рассказывают в Университете Бата (в Великобритании), передают OstanniPodii.com.

Гамма-всплески (GRB) были обнаружены спутниками, вращающимися вокруг Земли, как яркие вспышки энергичного гамма-излучения продолжительностью от миллисекунд до сотен секунд. Эти катастрофические всплески происходят в далеких галактиках, за миллиарды световых лет от Земли.

Подтип GRB, известный как короткопериодический GRB, начинает свою жизнь при столкновении двух нейтронных звезд. Эти сверхплотные звезды имеют массу нашего Солнца, сжатую до половины размера такого города, как Лондон, и в последние моменты своей жизни, непосредственно перед тем, как вызвать GRB, они генерируют пульсации в пространстве-времени, известные астрономам как гравитационные волны.

До сих пор ученые, изучающие космос, в основном соглашались с тем, что "двигатель", который приводит в действие такие энергичные и недолговременные всплески, всегда должен исходить от недавно образованной черной дыры (область пространства-времени, где гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться из нее). Однако новое исследование международной группы астрофизиков под руководством доктора Нурии Йордана-Митянс из Университета Бата ставит под сомнение эту научную ортодоксию.

Согласно результатам исследования, некоторые короткопериодические GRB вызываются рождением сверхмассивной звезды (иначе называемой остатком нейтронной звезды), а не черной дыры. Статья с работой опубликована в журнале The Astrophysical Journal.

Доктор Йордана-Митянс отметила: "Такие результаты являются важными, поскольку они подтверждают, что новорожденные нейтронные звезды могут приводить в действие некоторые короткопериодические GRB и яркие излучения в электромагнитном спектре, которые были обнаружены вместе с ними. Это открытие может предложить новый способ обнаружения слияний нейтронных звезд и, следовательно, излучателей гравитационных волн, когда мы будем искать сигналы в небе".

Соперничающие теории

О короткопериодических GRB известно многое. Они зарождаются, когда две нейтронные звезды, которые двигались по спирали все ближе и ближе, постоянно ускоряясь, наконец сталкиваются. И с места столкновения реактивный взрыв высвобождает гамма-излучение, которое и создает GRB, за которым следует более долговечное послесвечение. Через день радиоактивный материал, выброшенный во все стороны во время взрыва, образует то, что исследователи называют килоновой.

Однако вопрос о том, что именно остается после столкновения двух нейтронных звезд - "продукт" столкновения - и, следовательно, источник энергии, придающий GRB необычайную энергию, долгое время оставался предметом споров. Теперь ученые могут приблизиться к решению этого спора благодаря результатам исследования, проведенного в Бате.

Ученые, изучающие космос, разделились в приверженности двух теорий. Согласно первой теории, нейтронные звезды сливаются, образуя на короткое время чрезвычайно массивную нейтронную звезду, которая затем за доли секунды превращается в черную дыру. Вторая утверждает, что в результате слияния двух нейтронных звезд образуется менее тяжелая нейтронная звезда с большей продолжительностью жизни.

Итак, вопрос, который не дает покоя астрофизикам уже несколько десятилетий, звучит так: являются ли короткопериодические GRB энергией черной дыры или рождением долгоживущей нейтронной звезды?

На сегодня большинство астрофизиков поддерживают теорию черной дыры, соглашаясь с тем, что для возникновения GRB необходимо, чтобы массивная нейтронная звезда коллапсировала почти мгновенно.

Электромагнитные сигналы

Астрофизики узнают о столкновениях нейтронных звезд, измеряя возникающие электромагнитные сигналы GRB. Ожидается, что сигнал, исходящий от черной дыры, будет отличаться от сигнала, исходящего от остатка нейтронной звезды.

Электромагнитный сигнал от GRB, изученного в рамках этого исследования (названного GRB 180618A), дал понять доктору Джордане-Митянс и ее коллегам, что причиной этого взрыва должен быть остаток нейтронной звезды, а не черная дыра.

Д-р Йордана-Митянс сказала: "Впервые наши наблюдения показывают множественные сигналы от выжившей нейтронной звезды, которая прожила по крайней мере один день после гибели исходной бинарной нейтронной звезды".

Профессор Кэрол Манделл, соавтор исследования и профессор внегалактической астрономии в Бате, где она занимает кафедру внегалактической астрономии, сказала: "Мы были рады поймать очень ранний оптический свет от этого короткого гамма-всплеска - то, что все еще практически невозможно сделать без использования роботизированного телескопа. Но когда мы проанализировали наши изысканные данные, мы с удивлением обнаружили, что не можем объяснить это с помощью стандартной модели GRB с черной дырой с быстрым коллапсом".

"Наше открытие дает новую надежду на будущие исследования неба с помощью таких телескопов, как LSST [Большой синоптический обзорный телескоп] обсерватории Веры Рубин, с помощью которых мы сможем найти сигналы от сотен тысяч таких долгоживущих нейтронных звезд, прежде чем они коллапсируют и станут черными дырами".

Исчезающее послесвечение

Сначала исследователей озадачило то, что оптический свет послесвечения, которое появилось после GRB 180618A, исчезло всего через 35 минут. Дальнейший анализ показал, что материал, ответственный за такое короткое излучение, расширялся со скоростью, близкой к скорости света, из-за какого-то источника непрерывной энергии, который подталкивал его сзади.

Еще более удивительным было то, что это излучение носило отпечаток новорожденной, быстро вращающейся и сильно намагниченной нейтронной звезды, называемой миллисекундным магнетаром. Команда обнаружила, что магнетар после GRB 180618A повторно нагревал остатки материала, оставшегося после краха, когда он замедлялся.

В GRB 180618A оптическое излучение, вызванное магнетаром, было в тысячу раз ярче, чем ожидалось от классической килоновой.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.