Знаменитое столкновение нейтронных звёзд породило самую маленькую чёрную дыру в истории

Первое зафиксированное в истории столкновение нейтронных звёзд породило чёрную дыру, а не новую нейтронную звезду. И это самый лёгкий подобный объект, известный земным астрономам. К такому выводу пришла научная группа во главе с Дэвидом Пули (David Poole) из Университета Тринити в США. Работа авторов опубликована в издании Astrophysical Journal, а её препринт размещён на сайте arXiv.org.

17 августа 2017 года около 70 обсерваторий, как земных, так и орбитальных, направили свои инструменты на одну и ту же точку неба. Немудрено: детектор LIGO впервые зафиксировал гравитационные волны, порождённые столкновения нейтронных звёзд, а не чёрных дыр. Астрономы знали, что такое событие должно сопровождаться излучением в самых разных диапазонах, и не обманулись.

Благодаря данным LIGO удалось определить массу объекта, возникшего при слиянии "участников ДТП". Она оказалась равна 2,7 солнечной. Это означало, что буквально на глазах у астрономов образовалась либо самая лёгкая известная чёрная дыра, либо самая тяжёлая нейтронная звезда. То есть рекорд был гарантирован в любом случае.

Однако какой же всё-таки была природа новорождённого объекта? Ответить на этот вопрос помог рентгеновский телескоп Chandra.

"Хотя нейтронные звезды и чёрные дыры [всё ещё] таинственны, мы изучили многие из них с помощью телескопов, таких как "Чандра", – говорит Пули в пресс-релизе исследования. – Это означает, что у нас есть как [наблюдательные] данные, так и теории о том, какого поведения нужно ожидать от таких объектов в рентгеновских лучах".

Дело в том, что катаклизм, гравитационное эхо которого долетело до Земли 17 августа, породил ударную волну в межзвёздном газе. Она излучает в рентгеновском диапазоне. Если возникшее небесное тело представляет собой чёрную дыру, то на этом источники X-лучей и заканчиваются. А вот нейтронная звезда должна породить дополнительный поток заряженных частиц высокой энергии, который также излучает рентгеновские фотоны. Это связано с тем, что подобный объект в силу обстоятельств рождения обязан быстро вращаться и иметь мощное магнитное поле.

Таким образом, природу загадочного тела можно определить, измерив поток рентгеновских квантов. Этим и воспользовались авторы. Они проанализировали все имеющиеся наблюдения этого объекта, проведённые "Чандрой".

Орбитальный телескоп в первые два-три дня после вспышки не обнаружил никакого сигнала от события, получившего официальное обозначение GW170817. Однако излучение удалось зафиксировать спустя 9, 15 и 16 дней. Потом орбитальное движение аппарата привело к тому, что между ним и загадочным объектом оказалось Солнце, засвечивающее цель собственным рентгеновским излучением. Наблюдения восстановились только через 110 дней после события и завершились через 160 дней.

Собрав все данные и проведя расчёты, учёные пришли к выводу, что рентгеновский поток от таинственного тела в несколько сотен раз меньше того, который ожидался бы от нейтронной звезды.

Дополнительную информацию о природе источника рентгеновского излучения предоставили наблюдения на радиотелескопе VLA. Они подтвердили, что это ударная волна в межзвёздном газе и ничто иное.

Следовательно, мы имеем дело с чёрной дырой, и она, повторим, самая лёгкая в истории астрономии. (Предыдущий рекорд составлял 4–5 солнечных масс.)

Окончательно убедиться в правильности выводов авторов последней работы помогут будущие наблюдения. Если центральный объект – это всё-таки нейтронная звезда, то испущенные ею быстрые заряженные частицы через год-два догонят замедляющуюся ударную волну. Тогда произойдёт мощный всплеск рентгеновского излучения, и яркость источника в этом диапазоне увеличится в сотни раз. Если же, как и полагают исследователи, речь идёт о чёрной дыре, то подобных вспышек не предвидится, и поток рентгеновского излучения будет медленно ослабевать.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже писали о том, что происходит на месте знаменитого катаклизма. Также мы рассказывали о гравитационных волнах, рождённых столкновением рекордно лёгких чёрных дыр, и о том, что подобные объекты могут расти, много раз сливаясь друг с другом.