Зафиксировано слияние нейтронной звезды и черной дыры
Гравитационно-волновые антенны LIGO и Virgo зафиксировали 23 событие в рамках третьего наблюдательного сеанса. Оценочные параметры говорят о слиянии нейтронной звезды с черной дырой. По-видимому, звезда была полностью поглощена, так как вероятность существования ее остатка составляет менее одного процента. Сообщение о регистрации опубликовано на сайте базы данных гравитационных событий.
Гравитационные волны — это периодические возмущения пространства-времени, предсказанные общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Они рождаются при любых ускоренных движениях масс в отсутствии строгой вращательной симметрии, но из-за слабости гравитационного взаимодействия относительно сильные колебания возникают только при быстром движении крупных масс, таких как нейтронные звезды и черные дыры.
Первая достоверная регистрация гравитационных волн произошла 14 сентября 2015 года, о чем было публично заявлено несколько месяцев спустя. Всего было зафиксировано свыше 30 событий, большинство из них — слияния тел с массами в десятки Солнц, которые по современным представлениям могут быть только черными дырами. Также в одном случае удалось поймать волну от слияния нейтронных звезд, что было подтверждено наблюдениями обычных телескопов.
Нейтронные звезды и черные дыры — конечный продукт эволюции массивных светил. Для нейтронных звезд должна существовать максимальная масса, после которой поддерживающее их стабильность давление вырожденных нейтронов не должно справляться с гравитацией. Современные оценки указывают на значение порядка 2,16 масс Солнца для невращающегося тела. С другой стороны, рождение во взрывах сверхновых черных дыр с массами менее нескольких солнечных считается маловероятным.
Астрономы называют диапазон от 3 до 5 масс Солнца «массовой щелью» (mass gap), так как в нем наблюдается меньше рентгеновских двойных, компактным компонентом которых может быть как черная дыра, так и нейтронная звезда. Однако данные по микролинзированию не свидетельствуют в пользу наличия реального провала в распределении масс в этом промежутке. С теоретической точки зрения этот вопрос важен, так как здесь могут располагаться гипотетические кварковые звезды. Также подтверждение наличия массовой щели может указать на фундаментальные отличия механизмов взрывов сверхновых, в которых рождают нейтронные звезды и черные дыры.
Классификация событий в зависимости от оценочной массы компонентов. Тела нумеруются по убыванию массы, поэтому первое всегда тяжелее. BNS — двойная нейтронная звезда, MassGap — по крайней мере один компонент был из массовой щели, BBH — двойная черная дыра, NSBH — черная дыра и нейтронная звезда
Ранние оценки параметров говорили об участии по крайней мере одного объекта из массовой щели, однако последующий анализ указал на столкновение принципиально разных объектов. Считалось, что зафиксированное в апреле событие S190426c является подобным процессом, но последовавший анализ указал на преобладающую вероятность слияния нейтронных звезд, хотя надежного электромагнитного сигнала получено не было. На данный момент сигналов в других каналах для события S190814bv также не было зарегистрировано.
Мы публиковали подробный материал в формате вопросов и ответов о всем, что нужно знать о гравитационных волнах — «На гребне метрического тензора». О способах регистрации и инженерных проблемах мы писали в тексте «Точилка для квантового карандаша».
Тимур Кешелава
