Ще в березні астрономи вказали космічний телескоп Хаббла на далеку точку космосу, де зіткнулися дві нейтронні зірки. Користуючись гігантським оком Хаббла, вони дивилися на це віддалене місце 7 годин, 28 хвилин і 32 секунди протягом шести орбіт телескопа навколо Землі. Це було найдовше опромінення місця колизії, яке астрономи називають "найглибшим" зображенням. Але їхній постріл, зроблений через 19 місяців після того, як світло від зіткнення дійшло до Землі, не зібрав жодних залишків злиття нейтронних зірок. І це чудова новина.
Ця історія розпочалася з коливання 17 серпня 2017 року. Гравітаційна хвиля, проїхавши 130 мільйонів світлових років по космосу, наштовхнулась на лазери в Лазерний інтерферометр Гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO), гравітаційно-хвильовий детектор, що охоплює земна куля. Цей сигнал пішов за зразком, який повідомив дослідникам, що це результат злиття двох нейтронних зірок - першого злиття нейтронно-зіркових коли-небудь виявлених. Гравітаційно-хвильові детектори не можуть визначити, з якого напрямку йде хвиля, але як тільки сигнал прийшов, астрономи у всьому світі розгорнулися в дію, полюючи на нічне небо за джерелом вибуху. Незабаром вони знайшли це: точка на околиці галактики, відома як NGC4993, загорілася "кілоновою" зіткнення - масовим вибухом, який швидко вилітає в гніздо радіоактивного матеріалу в космос при блискучому відображенні світла.
Через кілька тижнів NGC4993 пройшов за сонцем і не з’явився знову приблизно через 100 днів після перших ознак зіткнення. У цей момент кілонова зів’яла, виявляючи "післясвічення" злиття нейтронно-зірки - слабке, але триваліше явище. У період з грудня 2017 року по грудень 2018 року астрономи використовували Хаббл, щоб спостерігати післясвічення 10 разів, коли він повільно згасав. Це останнє зображення, однак, не демонструючи видимих післясвічення чи інших ознак зіткнення, могло б бути найважливішим досі.
"Нам вдалося зробити дійсно точне зображення, і це допомогло нам оглянути 10 попередніх зображень і зробити дійсно точний часовий ряд", - сказав Вен-Фай Фонг, астроном з Північно-Західного університету, який керував цим останнім зображенням.
Цей "часовий ряд" становить 10 чітких знімків післясвічення, що розвиваються з часом. Останнє зображення серії, що показує цю точку в просторі без жодного післясвічення, дозволило їм повернутися до попередніх зображень і відняти світло від усіх навколишніх зірок. Незважаючи на те, що видалено зоряне світло, дослідники залишили безпрецедентні, надзвичайно детальні картини форми та еволюції післясвічення з часом.
Картина, що виникла, не схожа на те, що ми побачили, якби ми подивилися в нічне небо просто очима, розповів Фонг Live Science.
"Коли дві нейтронні зірки зливаються, вони утворюють якийсь важкий предмет - або масивну нейтронну зірку, або легку чорну діру, - і вони крутяться дуже швидко. І матеріал викидається вздовж полюсів", - сказала вона.
Цей матеріал вилітає з блискучою швидкістю у два стовпчики, одна спрямована вгору з південного полюса, а друга з північної, сказала вона. Коли він віддаляється від місця зіткнення, він відштовхується від пилу та іншого міжзоряного космічного сміття, передаючи частину своєї кінетичної енергії і роблячи цей міжзоряний матеріал світінням. Енергія, що бере участь, є великою, сказав Фонг. Якби це відбувалося в нашій Сонячній системі, це далеко не затьмарило б наше сонце.
Багато чого з цього було вже відомо з попередніх теоретичних досліджень та спостережень післясвічення, але справжнє значення роботи Фонга для астрономів полягає в тому, що він розкриває контекст, в якому відбулося первісне зіткнення.
"Це хороша робота. Це показує те, про що ми підозрювали в своїй роботі з попередніх спостережень Хаббла", - сказав Джозеф Ліман, астроном з університету Уорік в Англії, який керував більш раннім дослідженням післясвіті. "Бінарна нейтронна зірка не злилася всередині кульового скупчення".
Кульові скупчення - це області космосу, щільні зірками, розповів Лайман, який не був залучений до нових зусиль. Нейтронні зірки рідкісні, а бінарні нейтронні зірки, або пари нейтронних зірок, що обертаються навколо них, навіть рідше. На початку астрономи підозрювали, що злиття бінарних нейтронних зірок, найімовірніше, з'явиться в районах космосу, де зірки щільно скупчені і дико гойдаються навколо один одного. Лайман та його колеги, аналізуючи, що раніше були дані Хаббла, виявили деякі докази того, що це може бути не так. Зображення Фонга показало, що глобулярного скупчення неможливо знайти, що, мабуть, підтверджує, що принаймні в цьому випадку зіткнення нейтронно-зіркової форми не потребує щільного скупчення зірок.
Важлива причина вивчення цих світлих відблисків, сказав Фонг, полягає в тому, що це може допомогти нам зрозуміти короткі вибухи гамма-променів - таємничі вибухи гамма-променів, які астрономи час від часу виявляють у космосі.
"Ми вважаємо, що в цих вибухах можуть зливатися дві нейтронні зірки", - сказала вона.
Різниця в цих випадках (крім того, що астрономи не виявляють гравітаційних хвиль, які підтверджували б їх природу), це кут злиття з Землею.
Земля отримала вид збоку на післясвічення цього злиття, сказав Фонг. Ми повинні побачити підйом світла, а потім з часом згасає.
Але коли трапляються короткі вибухи гамма-випромінювань, вона сказала: "Це як би ти дивишся вниз по стволі вогнеборців".
За її словами, один із струменів втечі матерії вказує на Землю. Тож ми спочатку бачимо світло від найшвидше рухаються частинок, що подорожують зі значною часткою швидкості світла, як короткий спалах гамма-променів. Тоді точка світла буде повільно згасати, коли повільно рухаються частинки досягають Землі і стають видимими.
Цей новий документ, який повинен бути опублікований в журналах Astrophysical Journal Letters, не підтверджує цю теорію. Але він пропонує дослідникам більше матеріалу, ніж вони коли-небудь раніше, для вивчення післясвічення нейтронно-зіркового злиття.
"Це хороша реклама важливості Хаббла в розумінні цих надзвичайно слабких систем, - сказав Лайман, - і дає підказки щодо того, які подальші можливості будуть надані", - масовому наступнику Хаббла, який планується розгорнути в 2021 році .
Примітка редактора: Ця історія була виправлена о 12:20. EST в п’ятницю, 13 вересня, щоб зняти твердження, що жоден гамма-промінь ніколи не був безпосередньо пов’язаний зі злиттям нейтронної зірки. Слабка злива гамма-променів була пов'язана з об'єднанням GW170817.
