Рождение двойной нейтронной звезды

Астрономам впервые удалось наблюдать за тем, как возникает пара нейтронных звезд. Они обнаружили сверхновую звезды, партнером которой была нейтронная звезда. Так как этот партнер еще до взрыва сверхновой «высосал» из умирающей звезды большую часть ее оболочки, во время самого взрыва выброса материала уже практически не было, о чем исследователи сообщили на страницах журнала Science. При этом они стали свидетелями решающего шага в образовании пары нейтронных звезд.

Как возникают пары нейтронных звезд, до сих пор лишь предполагалось теорией. Теперь же астрономы впервые стали свидетелями такого события. © NASA/SVS

Большинство звезд в космосе не являются «детьми-одиночками», а образуют пары. Они совместно формирются в газовых облаках, совместно старятся и, в конце концов, превращаются в результате взрывов сверхновых в черные дыры или в нейтронные звезды. Именно таким образом смогла возникнуть и пара нейтронных звезд, столкновение которых астрономы наблюдали в августе 2017 года с помощью гравитационных волн.

Сначала кража гелия, затем взрыв

«Эти взрывы являются, вероятно, единственным путем, вследствие которого могут возникать пары нейтронных звезд или пары нейтронной звезды и черной дыры, достаточно компактных для слияния», -рассуждает Кашалай Де из Калифорнийского технологического института. Но как конкретно протекают эти изменения, известно лишь теоретически. До сих пор астрономам удалось наблюдать лишь за первым шагом - возникновением первой нейтронной звезды в двойной звездной системе.

До и во время взрыва сверхновой iPTF14gqr (круг) в удаленной от нас на 920 миллионов световых лет спиральной галактике. © NASA/JPL-Caltech/ R. Hurt

Но сверхновая второго партнера до сих пор остается чистой теорией. Экспериментальные модели подтверждают, что оба партнера уже заранее образуют одну общую оболочку. Невероятная сила тяготения нейтронной звезды засасывает большую часть материала своего спутника, состоящего преимущественно из гелия. В результате возникает обширная оболочка, богатая гелием. «В конце концов, обнажающееся ядро претерпевает коллапс, что ведет к слабому, но быстро происходящему взрыву сверхновой, которая выбрасывает лишь очень малое количество материала», - объясняют исследователи.

Сверхновая с чрезвычайно малым выбросом

И вот теперь Де и его команде посчастливилось стать первыми свидетелями такого события: сверхновой звезды, партнером которой уже была нейтронная звезда. Открыта сверхновая iPTF 14gqr была Паломарской обсерваторией в Калифорнии. Ученые сразу же проинформировали об этом своих коллег во всем мире, чтобы обеспечить наблюдение за развитием этого звездного взрыва с помощью различных телескопов.

Наблюдения показали: первый пик этой сверхновой померк необычно быстро, еще до того, как последовал второй менее сильный выход. «Это выглядело совершенно иначе, чем при ранее наблюдавшихся событиях такого вида», - констатируют астрономы. В соответствии с их анализом,эта сверхновая выбросила вместо нескольких солнечных масс материала лишь около пятой части солнечной массы.

«Мы увидели коллапс этой массивной звезды, но с удивительно ограниченным выбросом», - говорит коллега Де Манси Каслива. - «И это первый раз, когда мы наблюдаем коллапс ядра со столь малым количеством материи».

Подтверждение для теории

По мнению исследователей, признаки этой сверхновой соответствуют тем, что предполагает теория для второго взрыва звезды на пути к паре нейтронных звезд. «Наши наблюдения принесли первое подтверждение процесса развития пары из гелиевой звезды и компактного объекта для образования близкой пары нейтронных звезд», - говорят астрономы. И это может стать подтверждением того, что такие пары нейтронных звезд действительно образуются так, как это предсказывали научные модели.