Нагромадження нейтронної зірки могло випромінювати два різні типи космічних сигналів: брижі в просторі-часі, відомі як гравітаційні хвилі, і короткий спалах енергії, званий швидким радіосплеском.
Один із трьох детекторів, які входять до складу обсерваторії гравітаційних хвиль LIGO, зафіксував сигнал від космічного зіткнення 25 квітня 2019 року. Приблизно через 2,5 години детектор швидкого радіовибуху зафіксував сигнал із тієї ж області неба, повідомляють дослідники . 27 березня в Nature Astronomy .
Якщо це відкриття буде підкріплено подальшими спостереженнями, це може підтвердити теорію про те, що таємничі швидкі радіоспалахи мають різні джерела, і злиття нейтронних зірок є одним із них.
«Ми впевнені на 99,5 відсотка», що два сигнали надійшли від однієї події, — каже астрофізик Александра Морояну, яка помітила злиття та його наслідки під час роботи в Університеті Західної Австралії в Перті. «Ми хочемо бути впевнені на 99,999%».
На жаль, два інших детектори LIGO не вловили сигнал, тому неможливо точно визначити його місцезнаходження. «Хоч це не конкретне, суттєве спостереження про те, про що теоретизували протягом десятиліття, це перший доказ, який ми маємо», — каже Морояну. «Якщо це правда… це буде великий бум у науці про швидкі радіоспалини».
Таємничі радіосплески
З 2007 року астрономи помітили понад 600 швидких радіоспалахів, або FRB. Незважаючи на їхню частоту, причини залишаються загадкою. Одним із провідних кандидатів є нейтронна зірка з високим рівнем намагніченості, яка називається магнетар , яка може залишитися після вибуху масивної зірки. Але деякі FRB, здається, повторюються , тоді як інші є одноразовими, що свідчить про те, що існує більше ніж один спосіб їх створення.
Теоретики задавалися питанням, чи може зіткнення двох нейтронних зірок спровокувати сингулярний FRB, перш ніж уламки від зіткнення створять чорну діру. Такий розбій також повинен випромінювати гравітаційні хвилі.
Морояну та його колеги шукали архівні дані LIGO та Канадського експерименту з картографування інтенсивності водню, або CHIME, швидкого детектора радіоспалахів у Британській Колумбії, щоб побачити, чи збігається якийсь із їхніх сигналів. Команда знайшла одну пару-можливість: GW190425 і FRB20190425A.
Незважаючи на те, що гравітаційна хвиля була виявлена лише детектором LIGO в Лівінгстоні, штат Луїзіана, команда помітила інші ознаки, що вказують на те, що сигнали пов’язані. FRB і гравітаційні хвилі прийшли з однієї відстані, приблизно в 370 мільйонів світлових років від Землі. Гравітаційні хвилі походили від єдиного злиття нейтронних зірок LIGO, поміченого під час тих спостережень, і FRB був особливо яскравим. За супутниковими даними, можливо, одночасно був навіть спалах гамма-випромінювання — ще один ефект злиття нейтронної зірки.
«Усе вказує на те, що це дуже цікава комбінація сигналів», — каже Морояну. Вона каже, що це все одно, що дивитися кримінальну драму по телевізору: «У вас є стільки доказів, що кожен, хто дивиться телешоу, скаже: «О, я думаю, що він це зробив». Але цього недостатньо, щоб переконати суд».
Таємниці нейтронної зірки
Незважаючи на невизначеність, це відкриття має захоплюючі наслідки, каже астрофізик Алессандра Корсі з Техаського технічного університету в Лаббоку. Одна з них полягає в тому, що дві нейтронні зірки можуть злитися в одну надмасивну нейтронну зірку без негайного колапсу в чорну діру. «Між тим, що є нейтронною зіркою, і тим, що таке чорна діра, існує нечітка лінія, — каже Корсі, який не брав участі в новій роботі.
У 2013 році астрофізик Бінг Чжан з Університету Невади в Лас-Вегасі припустив, що розбиття нейтронної зірки може створити надмасивну нейтронну зірку , яка коливається на межі стабільності протягом кількох годин, перш ніж зруйнуватися в чорну діру. У такому випадку кінцевий FRB буде відкладений — як і у випадку 2019 року.
Наймасивніша нейтронна зірка, яку спостерігали, приблизно в 2,35 рази більша за масу Сонця, але теоретики вважають, що вона може зрости приблизно до трьох мас, ніж Сонце, без колапсу. За підрахунками Морояну та його колег, нейтронна зірка, яка могла виникнути в результаті зіткнення в 2019 році, мала б 3,4 маси Сонця.
«Щось на зразок цього, особливо якщо це буде підтверджено додатковими спостереженнями, це точно розповість нам щось про те, як поводиться нейтронна матерія», — каже Корсі. «Найприємніше в цьому те, що ми сподіваємося перевірити це в майбутньому».
Очікується, що наступний запуск LIGO розпочнеться в травні. Корсі налаштований оптимістично, що з’явиться більше збігів між гравітаційними хвилями та FRB, тепер, коли дослідники знають, що їх потрібно шукати. «Попереду нас має чекати світле майбутнє», — каже вона.