Астрономи виявили зіткнення надзвичайних зірок у несподіваному місці

Виявлено зіткнення двох надщільних зірок у крихітній галактиці, прихованій у величезному газовому потоці. Астрономи раніше ніколи не спостерігали подібного вибухового явища в такому середовищі — і це може допомогти розгадати дві невирішені космічні загадки.

Про це розповідають в NASA, передають OstanniPodii.com.

Нейтронні зорі — це зоряні ядра, які залишаються після того, як зоря, набагато важча за Сонце, вичерпує своє паливо, колапсує та вибухає. Вони невеликі (в діаметрі лише близько 20 кілометрів), але трохи масивніші за Сонце, що робить їх надзвичайно щільними. Астрономи вважають їх одними з найекстремальніших об’єктів у Всесвіті.

Останніми роками астрономи збирали дані про зіткнення, або злиття, пар нейтронних зірок усередині галактик середнього розміру або великих галактик. Однак це останнє відкриття показує, що зіткнення нейтронних зірок може відбуватися також усередині крихітної галактики.

«Виявлення зіткнення нейтронних зірок саме там, де ми його знайшли, змінює правила гри», — сказала Сімоне Дічіара з Університету штату Пенсільванія, яка очолювала дослідження. «Це може бути ключем до розгадки не одного, а двох важливих питань в астрофізиці».

Перша загадка, яку може пояснити це безпрецедентне місце зіткнення нейтронних зірок, — це той факт, що гамма-спалахи (GRB), які можуть утворюватися внаслідок колапсу двох нейтронних зірок, іноді не з’являються в ядрі галактики або взагалі в жодній галактиці. Інше питання, на яке може дати відповідь цей результат, — це те, як елементи, такі як золото та платина, були виявлені у зорях, розташованих на великій відстані від центрів галактик.

Це зіткнення нейтронних зірок несподівано розташоване в крихітній галактиці на відстані близько 4,7 мільярда світлових років від нас, яка вбудована у потік газу, який простягається на довжину близько 600 000 світлових років. (Для порівняння: наша галактика Чумацький Шлях має діаметр близько 100 000 світлових років.) Цей потік, ймовірно, утворився, коли група галактик зіткнулася сотні мільйонів років тому, зірвавши газ і пил з галактик і залишивши їх в міжгалактичному просторі.

«Ми виявили зіткнення всередині зіткнення», — сказала співавторка дослідження Елеонора Троя з Римського університету в Італії. «Зіткнення галактик спровокувало хвилю зореутворення, яка протягом сотень мільйонів років призвела до народження і, зрештою, зіткнення цих нейтронних зірок».

Щоб виявити подію, названу GRB 230906A, яка сталася 6 вересня 2023 року, астрономам знадобилося кілька телескопів NASA, зокрема рентгенівська обсерваторія «Чандра», космічний гамма-телескоп «Фермі», обсерваторія Ніла Герелса Свіфта та космічний телескоп «Габбл».

«Фермі» виявив зіткнення нейтронних зірок, зафіксувавши характерний сигнал вибуху гамма-спалаху, або GRB. Використавши Міжпланетну мережу для визначення попереднього місця розташування джерела «Фермі», астрономи потім скористалися гострим зором «Чандри», «Свіфта» та «Габбла», щоб точніше визначити місцезнаходження об’єкта.

«Точна локалізація рентгенівського випромінювання за допомогою «Чандри» зробила це дослідження можливим», — сказав співавтор Брендан О’Коннор, постдокторант в Університеті Карнегі-Меллона. «Без цього ми не змогли б пов’язати спалах з будь-яким конкретним джерелом. І коли «Чандра» вказала нам, куди саме дивитися, надзвичайна чутливість «Габбла» виявила крихітну, надзвичайно тьмяну галактику в цій точці. Ми змогли зробити це відкриття лише після того, як зібрали всі шматочки мозаїки воєдино».

Це відкриття може пояснити, чому деякі гамма-спалахи, як здається, не мають галактик-господарів. Цей результат означає, що деякі галактики-господарі занадто малі й тьмяні, щоб їх можна було побачити на більшості зображень у видимому світлі, зроблених наземними обсерваторіями.

Незвичайне розташування GRB 230906A також може допомогти пояснити, як астрономи виявили такі елементи, як золото та платина, у зорях, що знаходяться на відносно великих відстанях від галактик. Зазвичай вважається, що такі зорі є старшими та утворилися з газу, який мав менше часу для збагачення важкими елементами від вибухів наднових.

Через ланцюг ядерних реакцій зіткнення двох нейтронних зірок може утворити важкі елементи, такі як золото та платина, що астрономи спостерігали під час добре задокументованого зіткнення у 2017 році. Події, подібні до GRB 230906A, можуть генерувати такі елементи та розповсюджувати їх по околицях галактик, зрештою з’являючись у майбутніх поколіннях зірок.

Альтернативним поясненням вибуху є те, що він розташований у набагато віддаленішій галактиці, яка знаходиться за групою галактик. Команда вважає це менш імовірним поясненням, ніж ідея про крихітну галактику.

Стаття з описом результатів була опублікована в журналі «The Astrophysical Journal Letters».