Загадочные остатки: до сих пор оставалось неясным, что осталось в результате столкновения нейтронных звезд в августе 2017 года – новая нейтронная звезда или черная дыра? И вот теперь рентгеновские данные принесли первые результаты. Снижающаяся эмиссия излучений говорит, скорее всего, о возникновении новой черной дыры, сообщают астрономы. Но есть здесь и важная особенность: если это действительно черная дыра, то она станет самой легкой из всех, открытых до сих пор в космосе.

Что возникло в результате столкновения нейтронных звезд в августе 2017 года? Иллюстрация NASA/CXC/ M.Weiss

17 августа 2017 года детекторы обсерваторий LIGO и Virgo впервые приняли гравитационные волны совершенно особого явления: слияния нейтронных звезд. Событие, получившее обозначение GW170817, произошло на удалении в 130 миллионов световых лет от нас и создало большое количество тяжелых элементов, а также сильное послесвечение почти во всех электромагнитных спектрах.

Что возникло при столкновении?

Но до сих пор один вопрос оставался открытым: что образовалось из сплавившихся нейтронных звезд? По гравитационным волнам астрономы смогли прочитать, что продукт столкновения должен был бы обладать примерно 2,7 солнечными массами. «Такая масса указывает либо на очень тяжелую вращающуюся нейтронную звезду, либо на черную дыру», - объясняет Дэвид Пули из университета Тринити в Сан-Антонио (Техас).

Снимок GW170817, сделанный рентгеновским телескопом Chandra. Фото NASA/CXC/ Trinity University/D. Pooley et al

Проблема же заключалась в том, что согласно принятым моделям нейтронная звезда не может намного превысить уровень 2,16 солнечных масс, прежде чем она претерпит коллапс. А все до сих пор известные черные дыры, в свою очередь, значительно превышают массу, равную массе трех Солнц. А это значит, что «продукт» GW170817 не вписывается ни в ту, ни в другую категорию.

Демаскирующее рентгеновское излучение

Наконец, Пули и его коллеги смогли получить первую информацию, проливающую свет на природу странного продукта этого столкновения. Для своего исследования они произвели оценку данных рентгеновского телескопа Chandra, который практически со дня столкновения записывал на протяжении почти полугода рентгеновское излучение GW170817. Включили они в свое исследование и радиоволны, исходящие от остатков после столкновения.

Рентгеновская кривая свидетельствует об образовании черной дыры. Иллюстрация NASA/CXC/ M.Weiss

Результат показал, что в дни после столкновения нейтронных звезд рентгеновская эмиссия, исходящая от остатков, сильно возрастала. Но затем, примерно через 100 дней, количество излучения снова значительно снизилось, что и зафиксировали астрономы. Но это никак не вписывается в портрет новосозданной нейтронной звезды. «В случае нейтронной звезды рентгеновский сигнал должен был бы повышаться и дальше, а на 107 день она должна была бы сиять значительно ярче, чем это было на самом деле», - говорят Пули и его коллеги.

Самая легкая из известных до сих пор черная дыра

По мнению исследователей, все это говорит не в пользу образования новой нейтронной звезды, а больше в пользу второго возможного сценария. «Из имеющихся у нас данных мы делаем вывод, что остатки GW170817 с высокой вероятностью превратились в черную дыру», - констатируют астрономы. Но самое интересное заключается в том, что если это предположение подтвердится, то производная столкновения станет самой легкой черной дырой из всех, наблюдавшихся когда бы то ни было.

«Астрономы уже давно предполагали, что черные дыры могут возникать вследствие коллизии нейтронных звезд, но пока что отсутствовали показательные примеры – до сих пор», - говорит соавтор исследования Паван Кумар из Техасского университета в Остине. - «И теперь мы смогли бы ответить на основополагающий вопрос в связи с этим удивительным событием: что возникло в результате?»

Уверенность будет через два года

Правы ли астрономы, представляя такой сценарий, станет ясным на протяжении следующего года или двух. Если на протяжении этого периода рентгеновские эмиссии будут скорее затухать, чем усиливаться, это подтвердит, что в данном случае мы имеем в результате черную дыру, а не нейтронную звезду объясняют астрономы.

«GW170817 – это астрономическое событие, которое будет занимать нас и в дальнейшем», - говорит еще один соавтор Крейн Уиллер из Техасского университета. - «Из одного этого события мы почерпнули невероятно много знаний по астрофизике таких сверхплотных объектов».