В августе 2017 года лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) обнаружила волны, которые, как считается, были вызваны слиянием нейтронных звезд. Это событие «килонова», известное как GW170817, было первым астрономическим событием, которое было обнаружено как в гравитационных, так и в электромагнитных волнах, включая видимый свет, гамма-лучи, рентгеновские лучи и радиоволны.
В последующие месяцы слияния орбитальные и наземные телескопы по всему миру наблюдали за GW170817, чтобы увидеть, что из этого получилось. Согласно новому исследованию, проведенному международной группой астрономов, в результате слияния возникла узкая струя материала, которая со скоростью, приближающейся к скорости света, пробивалась в межзвездное пространство.
Исследование, которое описывает их результаты под названием «Сверхсветовое движение релятивистской струи в слиянии нейтронных звезд GW170817», недавно появилось в журнале. Природа. Руководил исследованием Кунал Мули, научный сотрудник Янского в Калифорнийском технологическом институте и Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO); Адам Деллер из Озграва и Центра астрофизики и суперкомпьютинга Университета Суинберна; и Оре Готтлиб, аспирант из Тель-Авивского университета.
К ним присоединились представители NRAO, Калифорнийского технологического института (Caltech), Онсальской космической обсерватории, Еврейского университета в Иерусалиме, Техасского технического университета и Принстонского университета. Ради исследования группа объединила данные из очень длинного базового массива NSF (VLBA), очень большого массива Карла Дж. Янского (VLA) и телескопа Роберта С. Берда Грин Бэнк (GBT).
Используя эти данные, они смогли разгадать давнюю загадку о слиянии, которое заключалось в том, произвело ли оно поток материалов с его полюсов. Ученые подозревали, что это имело место, потому что такие струи необходимы, чтобы произвести гамма-всплески, которые, как полагают, вызваны слиянием пар нейтрон-звезда.
После наблюдения объекта через 75 дней после слияния, а затем через 230 дней группа обнаружила, что область радиоизлучения от слияния перемещалась с невероятной скоростью. Эти наблюдения можно объяснить только наличием мощной струи. Как объяснил доктор Мули в пресс-релизе NRAO:
«Мы измерили видимое движение, которое в четыре раза быстрее света. Эта иллюзия, называемая сверхсветовым движением, возникает, когда струя направлена почти к Земле, а вещество в ней движется со скоростью, близкой к скорости света ».
«Исходя из нашего анализа, эта струя, скорее всего, очень узкая, шириной не более 5 градусов, и была направлена всего в 20 градусах от направления Земли», - добавил Адам Деллер. «Но чтобы соответствовать нашим наблюдениям, материал в струе также должен взрываться наружу со скоростью более 97 процентов скорости света».
Из этих новых данных возник новый сценарий, который объясняет, что произошло после события килонова. По сути, слияние вызвало взрыв, который вывел сферическую оболочку из мусора наружу. Тем временем слитые нейтронные звезды разрушились, образовав черную дыру, которая начала тянуть к ней материал. Это привело к тому, что материал упал в быстро вращающийся диск вокруг черной дыры, в результате чего пара струй вырвалась наружу из его полюсов.
Как отметил Грегг Халлинан из Калифорнийского технологического института, расположение самолетов было очень удачным. «Нам повезло, что мы смогли наблюдать это событие, потому что, если бы джет был направлен гораздо дальше от Земли, радиоизлучение было бы слишком слабым, чтобы мы могли его обнаружить», - сказал он.
Данные этих последних наблюдений также показали, что струя взаимодействовала с раковиной обломков, которая образовывала «кокон» из материала, который расширяется наружу медленнее, чем струи. Это помогло разгадать еще одну загадку, заключающуюся в том, были ли обнаруженные радиоисточники результатом взаимодействия с коконом или источником струи материала. Как объяснил Руд Готтлиб:
«Наша интерпретация заключается в том, что кокон доминировал над радиоизлучением примерно через 60 дней после слияния, а в более поздние времена излучение доминировало над струями».
По мнению исследовательской группы, это исследование поддерживает теорию о том, что существует связь между слияниями нейтронных звезд и короткими гамма-всплесками. Это также продемонстрировало, что струи должны быть направлены относительно близко к Земле, чтобы эти всплески могли быть обнаружены нашими обсерваториями. Как объяснил Мули:
«Наше исследование демонстрирует, что объединение наблюдений из VLBA, VLA и GBT является мощным средством изучения струй и физики, связанных с гравитационно-волновыми событиями».
Кроме того, наблюдения за этими самолетами, которые проводились в радио части спектра, дают новое и захватывающее понимание этого астрономического явления. В конце концов, это просто последний сюрприз, который GW170817 предоставил астрономам с момента его первого обнаружения.
