Kilonova Afterglow, возможно, замечен впервые

Астрономы из Северо-Западного университета, возможно, впервые обнаружили послесвечение килоновой.

Килонова возникает, когда две нейтронные звезды — одни из самых плотных объектов во Вселенной — сливаются, создавая взрыв в 1000 раз ярче, чем классическая новая. В этом случае узкая внеосевая струя высокоэнергетических частиц сопровождала событие слияния, получившее название GW170817.

Через три с половиной года после слияния струя исчезла, открыв новый источник таинственного рентгеновского излучения.

В качестве основного объяснения нового источника рентгеновского излучения астрофизики считают, что расширяющиеся обломки в результате слияния породили ударную волну, подобную звуковому удару сверхзвукового самолета. Затем этот удар нагревал окружающие материалы, что генерировало рентгеновское излучение, известное как послесвечение килоновой. Альтернативное объяснение состоит в том, что материалы, падающие на черную дыру, образовавшуюся в результате слияния нейтронных звезд, вызвали рентгеновское излучение.

Любой из этих сценариев будет первым в этой области. Исследование было опубликовано сегодня (28 февраля) в The Astrophysical Journal Letters.

«Мы вступили на неизведанную территорию, изучая последствия слияния нейтронных звезд», — сказал Апраджита Хаджела из Northwestern, руководивший новым исследованием. «Мы впервые смотрим на что-то новое и необычное. Это дает нам возможность изучать и понимать новые физические процессы, которые ранее не наблюдались».

Хаджела учится в аспирантуре Северо-Западного центра междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики (CIERA) и на факультете физики и астрономии Колледжа искусств и наук Вайнберга.

17 августа 2017 года GW170817 вошла в историю как первое слияние нейтронных звезд, обнаруженное как гравитационными волнами, так и электромагнитным излучением (или светом). С тех пор астрономы используют телескопы по всему миру и в космосе для изучения этого события в электромагнитном спектре.

Используя рентгеновскую обсерваторию НАСА «Чандра», астрономы наблюдали рентгеновское излучение струи, движущейся очень близко к скорости света, возникающей при слиянии нейтронных звезд. С начала 2018 года рентгеновское излучение джета неуклонно ослабевало, поскольку струя продолжала замедляться и расширяться. Затем Хаджела и ее команда заметили, что с марта 2020 года до конца 2020 года снижение яркости прекратилось, а рентгеновское излучение было примерно постоянным по яркости.

Это была важная подсказка.

«Тот факт, что рентгеновские лучи перестали быстро исчезать, был нашим лучшим доказательством того, что в рентгеновских лучах этого источника обнаруживается что-то помимо струи», — сказала Раффаэлла Маргутти, астрофизик Калифорнийского университета в Беркли и старший научный сотрудник. автор исследования. «Кажется, для объяснения того, что мы видим, нужен совершенно другой источник рентгеновских лучей».

Исследователи полагают, что за рентгеновскими лучами, вероятно, скрывается послесвечение килоновой или черная дыра. Ни один из сценариев ранее не наблюдался.

«Это будет либо первый раз, когда мы наблюдаем послесвечение килоновой, либо первый раз, когда мы наблюдаем падение материала на черную дыру после слияния нейтронных звезд», — сказал соавтор исследования Джо Брайт, также из Калифорнийского университета. в Беркли. «Любой исход был бы чрезвычайно захватывающим».

Чтобы различить эти два объяснения, астрономы будут продолжать следить за GW170817 в рентгеновском и радиоволнах. Если это послесвечение килоновой звезды, ожидается, что рентгеновское и радиоизлучение станут ярче в течение следующих нескольких месяцев или лет. Если объяснение включает в себя падение материи на только что образовавшуюся черную дыру, то выход рентгеновского излучения должен оставаться постоянным или быстро снижаться, и со временем не будет обнаружено никакого радиоизлучения.

«Дальнейшее изучение GW170817 может иметь далеко идущие последствия», — сказала соавтор исследования Кейт Александр, научный сотрудник CIERA в Северо-Западном университете. «Обнаружение послесвечения килоновой означает, что слияние не привело к немедленному образованию черной дыры. В качестве альтернативы этот объект может дать астрономам возможность изучить, как материя падает на черную дыру через несколько лет после ее рождения».