Астрономы ограничили радиус «родителей» килоновой

Астрономы с помощью симуляций определили размер нейтронных звезд, слияние которых совсем недавно «услышали» обсерватории LIGO и Virgo. Выяснилось, что их радиус должен быть не меньше десяти километров. При этом какова будет внутренняя структура килоновой, родившейся в результате слияния, остается неизвестным, говорится в Astrophysical Journal Letters.

Звезда переходит на финальную стадию эволюции, когда в ее ядре заканчивается запас водорода, и она больше не может осуществлять термоядерный синтез гелия. Если светило было достаточно массивным, то оно сбрасывает свою оболочку и высвобождает скопившуюся энергию в мощнейшем термоядерном взрыве сверхновой, в результате которого рождается нейтронная звезда. Радиус нейтронной звезды, согласно теориям, обычно не превышает 10-20 километров, при том что ее плотность просто огромна: чайная ложка вещества такого объекта будет весить около 10 миллионов тонн. 

В этом году ученым впервые удалось зафиксировать гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд с массами 1,1 — 1,6 солнечных. Событие сопровождалось относительно слабым гамма-всплеском и вспышкой килоновой, которая была примерно в 1000 раз мощнее вспышки обычной новой. Согласно оценкам, событие произошло в галактике NGC 4993, удаленной от Земли примерно на 130 миллионов световых лет. Это невероятно близко, предыдущие гравитационные волны приходили к нам с расстояний в миллиарды световых лет.

Теперь международная команда астрономов из Германии, Греции и Японии под руководством Андреаса Баусвайна (Andreas Bauswein) из Гейдельбергского института теоретических исследований использовала данные наблюдений для того, чтобы определить размер нейтронных звезд. Ученые провели симуляции, в которых они рассмотрели несколько вариантов слияний для объектов с совокупной массой порядка 2,74 солнечных. При этом исследователи использовали разные модели и уравнения состояния, которые связывают между собой термодинамические параметры объектов. 

Исследователи пришли к выводу, что все модели, которые приводят к прямому коллапсу остатка слияния, могут быть исключены, поскольку в результате коллапса должна образовываться черная дыра, что, в свою очередь, означает отсутствие яркой вспышки. Однако многие наземные обсерватории наблюдали мощное электромагнитное излучение от источника гравитационных волн. Поэтому ученые предположили, что коллапс либо должен случиться позже, либо не произойдет вообще.

Это позволило наложить определенные ограничения на размер нейтронных звезд. Исследователи пришли к выводу, что радиус объекта массой около 1,6 солнечных должен быть не менее 10,7 километров. Будущие наблюдения покажут, насколько верны оценки астрономов, и позволят уточнить эту величину.

При этом исследователям неизвестно, что родилось в результате вспышки килоновой. До сих пор событие, которое могло быть взрывом килоновой, наблюдалось лишь один раз. Недавно стало известно, что при одном взрыве килоновой может возникнуть огромное количество золота — до десяти масс Луны.

Кристина Уласович