Звездам нужен партнер, чтобы раскрутиться до самых ярких взрывов во Вселенной

Если речь идет о самых и ярких взрывах, наблюдаемых во Вселенной, астрономы обнаружили, что для гамма-вспышки нужны две звезды.

Новое исследование разгадывает тайну как звезды вращаются достаточно быстро для того, чтобы создать условия для запуска струи высокоэнергичных материала в космос, и выявило, что приливные эффекты, как между Луной и Землей, являются ответом на эту тайну, рассказывают в Королевском астрономическом обществе.

Открытие было совершено с помощью симуляции моделей тысяч бинарных звездных систем, то есть звездных систем, в которых две звезды вращаются одна вокруг другой.

Более половины всех звезд находятся в бинарных звездных системах, и это новое исследование показало, что они должны быть в бинарных звездных системах для образования массивных взрывов.

Длинная гамма-вспышка (GRB), тип, взятый в этом исследовании, возникает, когда массивная звезда, примерно в десять раз больше нашего Солнца, переходит в сверхновую, коллапсирует в нейтронную звезду или черную дыру и выстреливает релятивистский поток материала в космос. Вместо того, чтобы звезда коллапсировала радиально внутрь, она сплющивается в диск, чтобы сохранить угловой момент. Когда материал падает внутрь, этот угловой момент запускает его в виде струи вдоль полярной оси.

Но, чтобы сформировать этот струя материала, звезда должна вращаться достаточно быстро, чтобы запустить материал вдоль оси. Это создает проблему, потому что звезды обычно очень быстро теряют любое вращение, которое они приобретают. Моделируя поведение этих массивных звезд по мере их коллапса, исследователи смогли ограничить факторы, которые вызывают формирование струи.

Они обнаружили, что влияние приливов от близкого соседа – тот же эффект, который связывает оборотами Луну и Землю – может отвечать за вращения этих звезд со скоростью, необходимой для создания гамма-вспышки.

Гамма-вспышки – это самые яркие события во Вселенной и наблюдаются с Земли, когда их поток материала направлен прямо на нас. Это значит, что мы видим лишь около 10-20% GRB на нашем небе.

Ведущий автор Эшли Хримейс, докторант кафедры физики Университета Уорика, сказала: "Мы прогнозировали, что типы звезд или систем создают гамма-всплески, которые являются крупнейшими взрывами во Вселенной. До сих пор было непонятно, какие именно типы звезд или бинарных систем вам нужны для достижения этого результата".

"Вопрос заключался в том, как звезда начинает вращаться, поддерживает ли свое вращение со временем. Мы обнаружили, что влияние приливов звезды на ее партнера не дает им замедлиться, а в некоторых случаях и ускоряет их. Они крадут вращательную энергию у своего спутника, следствием чего является то, что они затем удаляются".

"Что мы определили, так это то, что большинство звезд вращается быстро именно потому, что они находятся в бинарной системе".

В исследовании используется коллекция моделей эволюции бинарных звездных систем, созданных исследователями из Университета Уорика и доктором Дж. Дж. Элдриджем из Оклендского университета. Используя методику, которую называют синтезом бинарной популяции, ученые могут симулировать этот механизм в популяции тысяч звездных систем и таким образом идентифицировать редкие примеры, когда может произойти взрыв такого типа.

Доктор Элизабет Стенвей с факультета физики Университета Уорика сказала: "В прошлом ученые не моделировали бинарную эволюцию детально, потому что это очень сложные расчеты. В этой работе рассматривался физический механизм в рамках тех моделей, которые мы раньше не изучали, что предполагает, что бинары могут производить достаточное количество GRB с помощью этого метода, чтобы объяснить количество, которое мы наблюдаем".

"Также возникла большая дилемма насчет металличности звезд, которые производят всплески гамма-лучей. Как астрономы, мы измеряем состав звезд, и доминирующий путь для образования гамма-всплесков требует очень мало атомов железа или других тяжелых элементов в звездной атмосфере. Возникла загадка, почему мы видим разные составы в звездах, которые создают гамма-всплески, и данная модель предлагает объяснение".

Эшли добавила: "Эта модель позволяет предсказать, как наблюдательно должны выглядеть эти системы по их температуре и светимости, и какими могут быть свойства спутника. Сейчас мы заинтересованы в применении этого анализа для исследования различных астрофизических переходных процессов, таких как быстрые радио-всплески, и потенциально можем моделировать более редкие события, такие как черные дыры, спирализующиеся в звезды".

Читайте еще интересные новости о космосе.