У серпні 2017 року обсерваторія гравітаційно-хвильової хвилі (LIGO) лазерного інтерферометра виявила хвилі, які, як вважають, викликані злиттям нейтронної зірки. Ця подія "кілонова", відома як GW170817, була першою астрономічною подією, виявленою як в гравітаційних, так і в електромагнітних хвилях - включаючи видиме світло, гамма-промені, рентгенівські промені та радіохвилі.
Протягом наступних місяців злиття, орбіти та наземних телескопів у всьому світі спостерігали GW170817, щоб побачити, що було наслідком цього. Згідно з новим дослідженням міжнародної команди астрономів, злиття виробило вузький струмінь матеріалу, який пробився в міжзоряний простір зі швидкістю, що наближалася до швидкості світла.
Дослідження, яке описує їхні висновки, під назвою «Надсвітковий рух релятивістського струменя в злитті нейтронно-зіркового GW170817», нещодавно з'явилося в журналі Природа. Дослідженням керував Кунал Мулі, науковий співробітник Янського Каліфорнії та Національної обсерваторії радіоастрономії (NRAO); Адам Деллер з OzGrav та Центру астрофізики та суперкомп'ютерів Університету Свінберна; та Оре Готліб, докторант університету Тель-Авів.
До них приєдналися члени NRAO, Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), космічної обсерваторії Onsala, Єрусалимського університету Єрусалиму, Техаського технічного університету та Принстонського університету. Заради свого дослідження команда об'єднала дані з дуже довгого базового масиву NSF (VLBA), дуже великого масиву Карла Г. Янського (VLA) та телескопа Green Bank від Robert C. Byrd Green Bank (GBT).
Використовуючи ці дані, вони змогли розгадати давню таємницю про злиття, яка полягала в тому, чи вона виробляла струмінь матеріалу, що витікав з його полюсів. Вчені підозрювали, що це було так, оскільки такі струмені необхідні для отримання вибухів гамма-променів, які, як вважають, викликані злиттям пар нейтрон-зірки.
Після спостереження за об'єктом через 75 днів після об'єднання, а потім знову через 230 днів, команда виявила, що область радіовипромінювання від об'єднання рухалася з неймовірною швидкістю. Ці спостереження можна було пояснити лише наявністю потужного струменя. Як пояснив доктор Мулі в прес-релізі НАПУ:
«Ми виміряли видимий рух, який у чотири рази швидше, ніж світло. Ця ілюзія, яку називають надсвітнім рухом, призводить до того, що струмінь буде спрямований майже до Землі, а матеріал у струмені рухається близько до швидкості світла ».
"Виходячи з нашого аналізу, цей струмінь, швидше за все, дуже вузький, максимум 5 градусів завширшки, і був спрямований лише в 20 градусах від напрямку Землі", - додав Адам Деллер. "Але для того, щоб відповідати нашим спостереженням, матеріал у струмені також повинен вибухувати назовні з більш ніж 97 відсотками швидкості світла".
З цих нових даних з'явився новий сценарій, який пояснює, що сталося після події кілонова. По суті, злиття спричинило вибух, який висунув сферичну оболонку сміття назовні. Тим часом злиті нейтронні зірки обвалилися, утворюючи чорну діру, яка почала тягнути матеріал до неї. Це призвело до того, що матеріал потрапляв у швидко обертається диск навколо чорної діри, який генерував пару струменів, що стріляли назовні з його полюсів.
Як вказував Грегг Холлінан з Caltech, розташування струменів було дуже щасливим. "Нам пощастило, що ми могли спостерігати цю подію, бо якби струмінь був спрямований набагато далі від Землі, радіовипромінювання було б занадто слабким, щоб ми могли його виявити", - сказав він.
Дані цих останніх спостережень також показали, що струмінь взаємодів із оболонкою сміття, що утворювало «кокон» матеріалу, який розширюється назовні повільніше, ніж струмені. Це допомогло розв’язати ще одну таємницю, яка полягала в тому, чи виявлені радіоджерела були наслідком взаємодії з коконом чи походить від струменя матеріалу. Як пояснила Руда Готліб:
"Наше тлумачення полягає в тому, що кокон домінував у радіовипромінюванні приблизно через 60 днів після злиття, а в більш пізні часи емісія панувала струменево".
За даними дослідницької групи, це дослідження підкріплює теорію про існування зв'язку між злиттями нейтронних зірок та короткочасними сплесками гамма-променів. Він також продемонстрував, що реактивні літаки повинні бути спрямовані відносно близько до Землі, щоб ці обриви були помітні нашими обсерваторіями. Як пояснив Мулі:
"Наше дослідження демонструє, що поєднання спостережень з VLBA, VLA та GBT є потужним засобом вивчення струменів та фізики, пов'язаних з подіями гравітаційної хвилі".
Крім того, спостереження за цими струменями, які проводилися в радіо-частині спектру, - дають нові та захоплюючі уявлення про це астрономічне явище. Зрештою, це лише останній сюрприз, який GW170817 забезпечив астрономам з моменту його вперше виявлення.
