Астрономи вперше стали свідками народження системи подвійної нейтронної зірки
Завершення життєвого циклу зірок може відбуватися по-різному. Одні перетворюються на чорні діри, інші – розпилюються в туманності. Якщо при житті зірка мала дуже великою масою, то при її загибелі на світло може з’являтися нейтронна зірка – дуже компактний об’єкт, розміром з невелике місто, але при цьому володіє колосальною щільністю. Проте зовсім нещодавно вчені вперше стали свідками ніколи раніше небаченого феномену народження подвійної системи нейтронних зірок. Про свої висновки вчені поділилися в журналі Science.
Явище, що одержало назву iPTF 14gqr (SN 2014ft) і подію на краю спіральної галактики, розташованої в 920 мільйонів світлових років від нас, було вперше помічено вченими в жовтні 2014 року. Подія на той момент було інтерпретована спалахом наднової, але вже тоді здалося вкрай незвичайним. Ми писали про нього у минулому році.
Для того щоб зірка перетворилася в наднову, вона повинна володіти масою, яка як мінімум у кілька перевищує масу нашого Сонця (приблизні підрахунки говорять про восьми сонячних масах). До кінця свого життя зірка виробляє весь запас свого палива – водню. В результаті цього відбувається дуже швидкий колапс ядра, що генерує колосальну ударну хвилю, яка викидає всі зовнішні шари зірки у відкритий космос, залишаючи ядро фактично голим. Подія супроводжується яскравою спалахом і називається народженням наднової. Після нього залишається тільки щільна нейтронна зірка.
Коли відбувається вибух, в навколишній простір викидається матерія обсягом у кілька сонячних мас. Але об’єкт iPTF 14gqr виявився по-справжньому унікальним. Вчені пояснюють, що в результаті вибуху в космос була викинута матерія складова всього 1/5 сонячної маси, що говорить про дуже слабкому в масштабах вибуху наднових.
«Ми бачили сам колапс ядра масивної зірки, але при цьому зазначили дуже низький викид зоряної речовини. Ми називаємо це явище Stripped-Envelope Supernova. Ймовірність подібних об’єктів була передбачена, але ми вперше побачили своїми очима, як відбувається колапс ядра і такий незначний викид зоряної маси», — говорить астроном Мансі Касливал з Каліфорнійського технологічного інституту.
Факт того, що зірка взагалі вибухнула, передбачає, що у неї було багато матеріалу, зазначають дослідники, інакше її ядро ніколи б не досягла стану колапсу. Куди ж поділася пропала маса?
Ні, не в Нарнію. Виходячи з даних про силу вибуху і масі самої наднової, команда вчених припускає, що поруч із зруйнованою зіркою може перебувати раніше непомічений, але дуже щільний об’єкт-компаньйон, можливо білий карлик, чорна діра або ще одна нейтронна зірка (що більш ймовірно), яка «здерла» з зірки компаньйона основну частину зоряного речовини ще до вибуху наднової.
Комп’ютерне моделювання події з участю гелієвої зірки і нейтронної зірки, що знаходяться в одній системі показало, що таке дійсно можливо. Це підтвердили дані спостереження, які вказали на наявність щільного скупчення гелію в просторі навколо зірки і відсутність цієї речовини в самому викиді при вибуху наднової. Іншими словами, компаньйон зірки в буквальному сенсі висмоктав всі її зовнішні соки, залишивши лише тонкий шар поверхневого гелію, який був викинутий в простір ще до вибуху наднової.
За словами вчених, це формує досить яскраву картину народження подвійний нейтронної зірки. Що ще цікавіше, оскільки обидва об’єкти знаходяться дуже близько один до одного, то в кінцевому підсумку вони зіллються в зіткненні, викинувши в космос гравітаційні хвилі. Коли ця подія станеться – астрономи не знають.
На думку дослідників, народження подвійних нейтронних зірок повинно бути досить частим явищем для Всесвіту, а не бачимо ми їх тому, що ці події відбуваються дуже швидко.
«Схоже, що ці вибухи являють собою єдину логічну модель формування систем, що складаються з пар нейтронних зірок або пар нейтронна зірка плюс чорна діра. При цьому близьке розташування таких об’єктів один до одного дозволяє нам ставати свідками їх злиття», — говорять дослідники.
