Астрономы впервые стали свидетелями рождения системы двойной нейтронной звезды

Завершение жизненного цикла звезд может происходить по-разному. Одни превращаются в черные дыры, другие – распыляются в туманности. Если при жизни звезда обладала очень большой массой, то при ее гибели на свет может появляться нейтронная звезда – очень компактный объект, размером с небольшой город, но при этом обладающий колоссальной плотностью. Однако совсем недавно ученые впервые стали свидетелями никогда ранее невиданного феномена – рождения двойной системы нейтронных звезд.

О своих выводах ученые поделились в журнале Science.

Явление, получившее название iPTF 14gqr (SN 2014ft) и произошедшее на краю спиральной галактики, расположенной в 920 миллионах световых лет от нас, было впервые замечено учеными в октябре 2014 года. Событие на тот момент было интерпретировано вспышкой сверхновой, но уже тогда показалось крайне необычным. Мы писали о нем в прошлом году.

Для того чтобы звезда превратилась в сверхновую, она должна обладать массой, которая как минимум в несколько превышает массу нашего Солнца (приблизительные подсчеты говорят о восьми солнечных массах). К концу своей жизни звезда вырабатывает весь запас своего топлива – водорода. В результате этого происходит очень быстрый коллапс ядра, генерирующий колоссальную ударную волну, которая выбрасывает все внешние слои звезды в открытый космос, оставляя ядро фактически голым. Событие сопровождается ярчайшей вспышкой и называется рождением сверхновой. После него остается только плотная нейтронная звезда.

Когда происходит взрыв, в окружающее пространство выбрасывается материя объемом в несколько солнечных масс. Но объект iPTF 14gqr оказался по-настоящему уникальным. Ученые объясняют, что в результате взрыва в космос была выброшена материя составляющая всего 1/5 солнечной массы, что говорит об очень слабом в масштабах сверхновых взрыве.

«Мы видели сам коллапс ядра массивной звезды, но при этом отметили очень низкий выброс звездного вещества. Мы называем это явление Stripped-Envelope Supernova. Вероятность подобных объектов была предсказана, но мы впервые увидели своими глазами, как происходит коллапс ядра и такой незначительный выброс звездной массы», — говорит астроном Манси Касливал из Калифорнийского технологического института.

Факт того, что звезда вообще взорвалась, подразумевает, что у нее было много материала, отмечают исследователи, иначе ее ядро никогда бы не достигло состояния коллапса. Куда же делась пропавшая масса?

Нет, не в Нарнию. Исходя из данных о силе взрыва и массе самой сверхновой, команда ученых предполагает, что рядом с взорвавшейся звездой может находиться ранее незамеченный, но очень плотный объект-компаньон, возможно белый карлик, черная дыра или еще одна нейтронная звезда (что более вероятно), которая «содрала» со звезды компаньона основную часть звездного вещества еще до взрыва сверхновой.

Компьютерное моделирование события с участием гелиевой звезды и нейтронной звезды находящихся в одной системе показало, что такое действительно возможно. Это подтвердили данные наблюдения, которые указали на наличие плотного скопления гелия в пространстве вокруг звезды и отсутствие этого вещества в самом выбросе при взрыве сверхновой. Другими словами, компаньон звезды в буквальном смысле высосал все ее внешние соки, оставив лишь тонкий слой поверхностного гелия, который был выброшен в пространство еще до взрыва сверхновой.

По словам ученых, это формирует довольно яркую картину рождения двойной нейтронной звезды. Что еще интереснее, поскольку оба объекта находятся очень близко друг к другу, то в конечном итоге они сольются в столкновении, выбросив в космос гравитационные волны. Когда это событие случится – астрономы не знают.

По мнению исследователей, рождение двойных нейтронных звезд должно быть достаточно частым явлением для Вселенной, а не видим мы их потому, что эти события происходят очень быстро.

«Похоже, что эти взрывы представляют собой единственную логическую модель формирования систем, состоящих из пар нейтронных звезд или пар нейтронная звезда плюс черная дыра. При этом близкое расположение таких объектов друг к другу позволяет нам становиться свидетелями их слияния», — говорят исследователи.