12.6K
Зрелищное слияние двух нейтронных звезд, породившее гравитационные волны, которые были зафиксированы 17 августа 2017 года, оставило на своем месте еще кое-что: новую черную дыру, обладающую самой низкой массой из всех когда-либо найденных.
Выводы основаны на анализе данных рентгеновской обсерватории NASA «Chandra» за дни, недели и месяцы после обнаружения гравитационных волн с помощью LIGO. В то время пока почти каждый телескоп наблюдает за источником, обозначенным GW170817, рентгеновское зрение «Chandra» имеет решающее значение в понимании того, что произошло после столкновения двух нейтронных звезд.
По данным LIGO астрономы оценили, что масса объекта, возникшего в результате слияния, примерно в 2,7 раза превышает массу Солнца, то есть это либо самая массивная нейтронная звезда, либо самая «легкая» черная дыра, когда-либо найденная.
«Хотя нейтронные звезды и черные дыры таинственны, мы изучили многие из них, и у нас есть данные и теории о поведении таких объектов в рентгеновских лучах», – говорит Дэйв Пули из Университета Тринити в Сан-Антонио (США), возглавлявший исследование.
Если бы нейтронные звезды слились, образовав более тяжелую нейтронную звезду, она бы быстро вращалась и создала очень сильное магнитное поле. Это, в свою очередь, сформировало бы расширяющийся пузырь частиц высоких энергий, который привел бы к яркому рентгеновскому излучению. Вместо этого данные «Chandra» показывают уровень рентгеновских лучей, который в несколько сотен раз ниже чем от вращающейся нейтронной звезды и связанных с ней явлений. Ученые сделали вывод, что на месте столкновения образовалась черная дыра.
Если догадка подтвердится, окажется, что рецепт создания черной дыры может быть весьма сложным. В случае GW170817 потребовалось бы два взрыва сверхновых, на месте которых остались бы две нейтронные звезды на достаточно тесной орбите, которая сделала возможным их слияние в черную дыру.
Наблюдение «Chandra» через два-три дня после события не обнаружило источник рентгеновских лучей, но последующие наблюдения через 9, 15 и 16 дней подтвердили его существование. Источник вскоре скрылся за Солнцем, и мониторинг продолжился через 110 дней после события, а затем – через 160 дней. Сравнив результаты «Chandra» с данными Очень большой антенной решетки (VLA), Дэйв Пули и его соавторы пришли к выводу, что уровень рентгеновского излучения полностью обусловлен ударной волной от слияния. Нет никаких признаков рентгеновских лучей, возникающих при нейтронной звезде.
Мнение команды Дэйва Пули может быть проверено будущими рентгеновскими и радионаблюдениями. Если это действительно черная дыра, излучение будет затихать по мере ослабления ударной волны. Но если остаток окажется нейтронной звездой с сильным магнитным полем, то через пару лет источник должен стать намного ярче в рентгеновском и радиодиапазоне, когда пузырь частиц высоких энергий догонит тормозящую ударную волну. Такое открытие бросит вызов теории о структуре и массе нейтронных звезд.