Учёные смоделировали загадочное столкновение двух нейтронных звёзд

Недавно астрономам посчастливилось наблюдать фантастическое столкновение двух нейтронных звёзд. Однако то, что произошло после, до сих пор ставит науку в тупик.

В августе этого года астрономы наблюдали за тем, как две нейтронные звезды слились друг с другом, произведя гравитационные волны и огромный по своей силе взрыв. Тогда ученые так до конца и не поняли, что же образовалось в результате: одна колоссальная нейтронная звезда, черная дыра или что-то еще.

Юнь-Вэй Ю в Центрально-Китайском педагогическом университете и Зи-Гао Дай в Нанкинском университете в Китае смоделировали этот взрыв (так называемую килонову), который в реальности может продолжаться от нескольких недель до нескольких месяцев. Согласно их расчетам, на месте столкновения должна остаться одна, но очень большая нейтронная звезда.

Столкновение нейтронных звезд: как это происходит

Существует три основные теории того, что может произойти при подобном столкновении. В первом случае образуется черная дыра; во втором — получается нейтронная звезда, которая живет всего лишь несколько миллисекунд, после чего превращается или в черную дыру, или в третий вариант — стабильную нейтронную звезду. Если в данном случае все прошло по третьему сценарию, то астрономам повезло наблюдать самую большую нейтронную звезду из когда-либо открытых.

Гравитационные волны, которые ученые наблюдали с помощью LIGO, не смогут прояснить ситуацию. Однако здесь на помощь ученым приходит килонова.

Поскольку изначально нейтронные звезды вращаются по спирали, они могут ускоряться до примерно 1/3 скорости света, объясняет Эдо Бергер из Гарвардского университета. Когда две такие звезды сталкиваются и становятся одной, объект сохраняет этот импульс и, как следствие, вращается невероятно быстро. В процессе этого огромная звезда излучает энергию, которая или дополнительно ускоряет процесс, или, напротив, замедляет его. Если нейтронная звезда замедлится до порогового предела, то неизбежно запустит самопроизвольный процесс по превращению в черную дыру. Точная масса, при которой происходит коллапс небесного тела, до сих пор неизвестна — ясно лишь то, что звезда должна быть колоссальной.
Точка зрения Земли

Таким образом, астрономам остается лишь наблюдать за килоновой. Повышение уровня излучаемой энергии будет означать, что две звезды успешно слились в одну. «Для нейтронной звезды килонова представляет собой излучение энергии в разных направлениях, в то время как для черной дыры это просто мощный импульс в одну сторону, своего рода «реактивная струя, которая вызовет заметный гамма-всплеск», говорит Бергер.

Сейчас мнения ученых расходятся. Ю и Дай уверены, что их математическая модель верна и что в результате образовалась огромная нейтронная звезда. Бергер, в свою очередь, указывает на мощный гамма-импульс и уверен, что столкновение привело к появлению новой черной дыры. Кроме того, он отмечает, что энергетический всплеск в модели китайских ученых затмевает сам взрыв, который астрономы наблюдали с помощью телескопов.

В ближайшие несколько недель ситуация должна разрешиться. Если раньше все теории строились на гипотезах, то теперь исследователям предстоит лишь расшифровать фактические данные и выяснить наконец, что же произошло в результате столь феноменальной катастрофы.