Почему выбросы от слияния нейтронных звезд двигались «в 4 раза быстрее» скорости света?

Ученые определили необычный характер явлений, последовавших за столкновением в галактике NGC 4993.

Точные измерения с использованием радиотелескопов Национального научного фонда (США) показали, что после слияния нейтронных звезд в 130 миллионах световых лет от Земли в межзвездное пространство отправилась узкая струя частиц, которая за 155 земных суток «преодолела» расстояние в 2 световых года. Результаты исследования представлены в журнале Nature.

Слияние, произошедшее в августе 2017 года, это первое обнаруженное событие, зафиксированное как по гравитационным, так и электромагнитным волнам, включая гамма- и рентгеновское излучение, видимый свет и радиоволны. Последствия столкновения, обозначенного GW170817, наблюдались на орбитальных и наземных телескопах по всему миру. Ученые отслеживали, как характеристики полученных волн менялись со временем, и использовали изменения, чтобы выявить характер явлений, последовавших за событием.

Один вопрос, звучавший спустя несколько месяцев после слияния, заключался в том, породило ли оно узкую, быстро движущуюся струю материала. Это важно, поскольку джеты необходимы для создания всплесков гамма-излучения, которые свидетельствуют о столкновении пары нейтронных звезд. Ответ пришел, когда астрономы обнаружили, что область радиовыброса от слияния движется, и движение ее настолько быстрое, что только джет может объяснить его.

Произведя измерения через 75 и 230 дней после события, астрономы вычислили кажущееся движение, которое оказалось в четыре раза быстрее скорости света. Исследователи считают, что иллюзия сверхсветового движения возникла из-за того, что струя была направлена ​​почти в сторону Земли, а скорость частиц в ней немного не дотягивала до скорости света.

На основе анализа были определены характеристики джета. Он оказался очень узким, не более 5 градусов в ширину, и отклонялся от прямой до Земли на 20 градусов. Ученые подсчитали, что для соответствия наблюдениям скорость материала в струе должна была составлять 97 процентов скорости света.

Кроме этого астрономы предполагают, что первоначально слияние вызвало взрыв, породивший сферическую оболочку обломков, а две сверхплотные нейтронные звезды коллапсировали в черную дыру. Остаточный материал сформировал быстро вращающийся диск, который генерировал пару струй, выходящих из полюсов космического монстра, но не преодолевающих сферическую оболочку.

По мере того, как разворачивалось событие, ученые задавались вопросом, покинут ли струи пределы сферы остаточного материала. Данные наблюдений показали, что струя взаимодействовала с остатками, образующими широкий «кокон» материала, расширяющегося медленнее скорости струи. В итоге, кокон доминировал над радиоизлучением в течение 60 дней после слияния.

Ученые говорят, что фиксация быстро движущейся струи в GW170817 подтверждает связь между столкновением нейтронных звезд и кратковременными гамма-всплесками. Тем не менее для обнаружения таких событий джеты должны быть направлены в сторону Земли.

События слияний важны по ряду причин, и они продолжают удивлять астрономов вновь получаемой информацией. Джеты – загадочные явления, наблюдаемые в ряде сред, и теперь точные наблюдения в радиочастотной области электромагнитного спектра дают увлекательное понимание процессов, происходящих в них.

Арина Васильева
редактор-переводчик
Читайте и распечатывайте последние новости астрономии, космоса и космонавтики на сайте https://in-space.ru
Наверх