У серпні 2017 року стався ще один великий прорив, коли Лазерний інтерферометр Гравітаційно-хвильової обсерваторії (LIGO) виявив хвилі, які, як вважають, викликані злиттям нейтронної зірки. Незабаром після цього вчені LIGO, Advanced Dego і космічного телескопа Фермі змогли визначити, де в небі відбулася ця подія (відома як кілонова).
Це джерело, відоме як GW170817 / GRB, стало об'єктом багатьох наступних опитувань, оскільки вважалося, що злиття могло призвести до утворення чорної діри. Згідно з новим дослідженням групи, яка аналізувала дані рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА після події, вчені тепер можуть з більшою впевненістю стверджувати, що об'єднання створило нову чорну діру в нашій галактиці.
Нещодавно з'явилося дослідження під назвою "GW170817" Найвірогідніша чорна діра " Листи до астрофізичного журналу. Дослідженням керував Девід Пулі, асистент кафедри фізики та астрономії в Трініті-Університеті Сан-Антоніо. Він включав членів Техаського університету в Остіні, Каліфорнійського університету, Берклі та лабораторії енергетичного космосу в Казахстані університету Назарбаєва.
Заради свого дослідження команда проаналізувала дані рентгенівських знімків Чандри, зняті за дні, тижні та місяці після виявлення гравітаційних хвиль за допомогою ЛІГО та гамма-променів місією НАСА Фермі. Хоча майже кожен телескоп у світі спостерігав джерело, дані рентгенівських променів мали вирішальне значення для розуміння того, що сталося після зіткнення двох нейтронних зірок.
Незважаючи на те, що спостереження Чандри через два-три дні після події не вдалося виявити джерело рентгенівського випромінювання, наступні спостереження, проведені через 9, 15 та 16 днів після події, призвели до виявлення. Джерело зникло на деякий час, коли GW170817 проходив позаду Сонця, але додаткові спостереження були зроблені приблизно через 110 та 160 днів після події, обидва з яких показали значне яскравіше.
Хоча дані LIGO давали астрономам хорошу оцінку маси отриманого об'єкта після злиття нейтронних зірок (2,7 сонячних мас), цього було недостатньо, щоб визначити, що це стало. По суті, ця кількість маси означала, що це була або наймасовіша нейтронна зірка, яка коли-небудь була знайдена, або чорна діра з найнижчою масою, коли-небудь знайдена (попередні рекордсмени - чотири чи п’ять сонячних мас). Як пояснив Дейв Пулі в прес-релізі NASA / Chandra:
«Хоча нейтронні зірки та чорні діри загадкові, ми вивчали багато з них у Всесвіті, використовуючи телескопи, як Чандра. Це означає, що ми маємо як дані, так і теорії про те, як ми очікуємо, що такі об'єкти поводяться на рентгенограмах ».
Якби нейтронні зірки злилися і утворили більш важку нейтронну зірку, то астрономи очікували б, що вона швидко крутиться і генерує і дуже сильне магнітне поле. Це також створило б розширену бульбашку високоенергетичних частинок, що призведе до яскравих рентгенівських викидів. Однак дані Чандри виявили рентгенівські викиди, які були в кілька сотень разів меншими, ніж очікувалося від масивної, швидко обертової нейтронної зірки.
Порівнюючи спостереження Чандри із спостереженнями дуже великого масиву ННФ Карла Г. Янського (VLA), Пулі та його команда також змогли зробити висновок, що випромінювання рентгенівського випромінювання було повністю зумовлене ударною хвилею, спричиненою злиттям, що потрапляє в навколишні газ. Одним словом, рентгенівських променів, отриманих в результаті нейтронної зірки, не було.
Це рівно означає, що отриманий об’єкт насправді був чорною дірою. Якщо вони підтверджені, ці результати свідчать про те, що процес формування чорної ями іноді може бути складним. По суті, GW170817 був би результатом двох зірок, які зазнали вибуху наднової, які залишили після себе дві зірки нейтронів на досить тісній орбіті, щоб вони врешті зійшлися. Як пояснив Паван Кумар:
«Ми, можливо, відповіли на одне з найосновніших запитань щодо цієї сліпучої події: що це зробило? Астрономи давно підозрюють, що злиття нейтронних зірок утворить чорну діру і призведе до вибуху випромінювання, але нам до цього часу не вистачало вагомих причин ».
Забігаючи наперед, заяви, висунуті Пулі та його колегами, можуть бути перевірені майбутніми рентгенівськими та радіоспостереженнями. Інструменти наступного покоління - наприклад, квадратний кілометровий масив (СКА), який зараз будується в Південній Африці та Австралії, та розширений телескоп ESA для астрофізики високої енергії (Athena +) - були б особливо корисними в цьому плані.
Якщо залишок виявиться масивною нейтронною зіркою, зрештою, сильним магнітним полем, то джерело повинно бути набагато яскравішим у рентгенівських та радіохвильових діапазонах у найближчі роки, коли міхур з високою енергією наздоганяє сповільнюючий удар хвиля. У міру ослаблення ударної хвилі астрономи очікують, що вона продовжить ставати слабкішою, ніж це було недавно.
Незважаючи на те, майбутні спостереження за GW170817 повинні забезпечити багато інформації, за словами Дж. Крейга Уілера, співавтора дослідження також з Техаського університету. "GW170817 - це астрономічна подія, яка продовжує давати", - сказав він. "Ми дізнаємося стільки про астрофізику найгустіших відомих об'єктів з цієї події".
Якщо ці подальші спостереження виявлять, що в результаті злиття є тежка нейтронна зірка, це відкриття поставить під сумнів теорії про будову нейтронних зірок та про те, наскільки масивними вони можуть стати. З іншого боку, якщо вони виявлять, що в ній утворюється крихітна чорна діра, то вона оскаржить уявлення астрономів про нижню межу маси чорних дір. Для астрофізиків це взагалі безпрограшний сценарій.
Як додав співавтор Брюс Гроссан з Каліфорнійського університету в Берклі:
«На початку моєї кар’єри астрономи могли спостерігати лише нейтронні зірки та чорні діри у нашій власній галактиці, а зараз ми спостерігаємо за цими екзотичними зірками у космосі. Який захоплюючий час бути живим, побачити такі інструменти, як LIGO та Chandra, що показують нам так багато захоплюючих речей, які може запропонувати природа ».
Дійсно, погляд далі у космос і глибше назад у часі відкрив багато про Всесвіт, який раніше був невідомий. І якщо вдосконалені прилади розробляються з єдиною метою більш детально вивчати астрономічні явища та на ще більші відстані, схоже, немає межі тому, що ми могли б дізнатися. І обов’язково перегляньте це відео про злиття GW170817, люб’язно надавши рентгенівську обсерваторію Чандра:
