Двойной космический взрыв: астрономы впервые обнаружили кандидата в «суперкилоновы»

Международная группа астрономов зафиксировала явление, которого раньше не видел никто. Далекая звезда, судя по всему, взорвалась дважды. Ученые предполагают, что стали свидетелями рождения суперкилоновой — уникального гибрида, объединяющего взрыв сверхновой и слияние двух нейтронных звезд.

Исследование, опубликованное в журнале Astrophysical Journal Letters 20 декабря, может перевернуть представление о жизненном цикле светил и происхождении тяжелых элементов во Вселенной.

«Если это подтвердится, мы увидим рождение объектов, которые до сих пор существовали лишь в теориях. Это невероятно захватывающе», — комментирует Коул Миллер, астроном из Университета Мэриленда, не принимавший участия в исследовании.

Загадочный сигнал из гравитационных волн

В августе детекторы гравитационной обсерватории LIGO (США) и итальянского детектора Virgo уловили рябь пространства-времени. Сигнал исходил из точки на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли, где, предположительно, сливались две нейтронные звезды.

Но кое-что сразу смутило ученых. Согласно предварительным расчетам, как минимум одна из этих звезд имела массу меньше массы Солнца.

«Это было настоящей головоломкой», — признается Манси Касливал, астроном Калифорнийского технологического института (Caltech). Дело в том, что законы звездной физики неумолимы: нейтронная звезда — это сверхплотный остаток коллапсировавшего ядра массивной звезды. Теоретический минимум такой звезды — около 1,4 массы Солнца. Все обнаруженные ранее нейтронные звезды были массивнее нашего светила.

Охота за светом: двойная природа взрыва

Команда Касливал немедленно начала наблюдения в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Уже через несколько часов после регистрации гравитационных волн они нашли источник: слабое красное свечение, исходящее из той же точки пространства.

В течение следующих дней данные собирали еще 11 обсерваторий по всему миру, изучая событие в различных диапазонах длин волн.

Поначалу все шло по знакомому сценарию, напоминающему событие 2017 года — первую в истории зарегистрированную килонову. Тогда слияние нейтронных звезд породило облако тяжелых элементов (золота, платины), которое светилось характерным красным светом.

Новое событие (кандидат в суперкилоновы) было таким же красным и быстро тускнело. Но через несколько дней произошло неожиданное: объект снова начал набирать яркость и, что важнее, проявил признаки наличия водорода. Это уже «почерк» классической сверхновой, а не килоновы.

«Когда мы сложили эти два кусочка мозаики, нас осенило: мы могли увидеть килонову внутри сверхновой. Идеальный шторм. Суперкилонова», — объясняет Касливал.

Как это могло произойти? Сценарий гибели гиганта

Исследователи предложили сценарий, объясняющий этот феномен. Представьте себе массивную звезду в конце ее жизни:

1. Первый акт: Сверхновая. Звезда взрывается как сверхновая. Но вместо того чтобы схлопнуться в одну нейтронную звезду, ядро начинает быстро вращаться.

2. Второй акт: Деление. Из-за бешеного вращения нейтронная звезда либо разрывается на две части, либо вокруг нее формируется вращающийся диск из вещества, который, подобно тому, как пыль собирается в планеты вокруг молодой звезды, собирается в отдельные сгустки — новые миниатюрные нейтронные звезды.

3. Финал: Слияние. Эти две новорожденные нейтронные звезды, вращаясь вокруг общего центра, в конце концов сталкиваются. Это столкновение и порождает килонову внутри оболочки, оставшейся от первой сверхновой, создавая тот самый двойной сигнал.

Скептицизм и надежда: что говорят эксперты

Научное сообщество встретило новость с осторожным оптимизмом.

Коул Миллер, хотя и очарован теорией, сохраняет здоровый скептицизм. Он указывает на два ключевых момента:

• Шум на детекторах: Гравитационный сигнал мог быть вызван обычным земным шумом (например, проезжающим мимо детектора LIGO грузовиком). Окончательный анализ данных самой коллаборации LIGO должен либо подтвердить, либо опровергнуть его космическое происхождение.

• Связь сигналов: Пока нет полной уверенности, что источник света и гравитационные волны исходят из одного и того же места.

«Достаточно ли текущих доказательств, чтобы продать дом и купить билет на поезд под названием „Теория суперкилоновой“? Пока нет, — иронизирует Миллер. — Но это вполне возможно».

Сама Касливал согласна, что выводы требуют подтверждения: «Мы очень осторожны в формулировках. Это кандидат, а не стопроцентное доказательство».

Редкость, которая меняет науку

Лучший способ подтвердить открытие — найти еще несколько таких же событий, желательно поближе к Земле. Но это может занять много времени.

На сегодняшний день это лишь второе событие в истории, которое наблюдалось одновременно в гравитационных волнах и электромагнитном спектре (свете). Первой была килонова 2017 года.

«Похоже, природа не балует нас такими подарками каждый день, — заключает Касливал. — Я бы хотела видеть по одной такой вспышке в сутки. Но у Вселенной свои планы, и такие явления — большая редкость».

Если открытие подтвердится, человечество впервые получит возможность изучать совершенно новый класс космических катаклизмов, которые являются настоящими фабриками по производству самых тяжелых элементов во Вселенной.

По материалам sciencenews.org (Автор Лиза Гроссман)