Найдены нейтронные звезды, чей срок жизни — считанные доли секунды: они сразу схлопываются в черные дыры
Когда звезды определенного диапазона масс взрываются как сверхновые, они оставляют после себя плотное ядро, известное как нейтронная звезда. Эти странные звезды вмещают больше массы Солнца в шар размером с город. Они часто попадают в двойные системы, где в конечном итоге две нейтронные звезды будут двигаться по спирали внутрь, пока не столкнутся, чтобы сформировать один объект.
Что это за объект, зависит от общей массы. Нейтронная звезда может иметь максимальную массу чуть больше двух Солнц, прежде чем она разрушится под действием собственной гравитации и сформирует черную дыру. Поэтому, если сумма двух нейтронных звезд окажется ниже этого предела, они образуют новую нейтронную звезду. Если масса больше, столкновение создаст черную дыру.
В новом исследовании астрономы обнаружили два слияния нейтронных звезд, в результате которых образовались черные дыры. Однако они также обнаружили сигналы интригующей промежуточной стадии — сверхтяжелых нейтронных звезд, которые существуют всего лишь миллисекунды.
Согласно компьютерному моделированию слияний нейтронных звезд, если образуется сверхтяжелая нейтронная звезда, в гравитационных волнах, испускаемых во время события, должен возникать особый паттерн, известный как квазипериодические колебания (КПО). Хотя современные обсерватории недостаточно чувствительны, чтобы обнаруживать их в гравитационных волнах, команда нового исследования определила, что их отпечатки пальцев также должны проявляться в гамма-лучах.
Чтобы проверить эту идею, астрономы просмотрели архивные данные о 700 коротких гамма-всплесках (GRB), зарегистрированных тремя обсерваториями за последние несколько десятилетий. И, конечно же, QPO гамма-излучения были обнаружены в двух событиях, захваченных Гамма-обсерваторией Комптона — одно произошло в июле 1991 года, а другое — в ноябре 1993 года.
Команда подсчитала, что обнаруженные сверхтяжелые нейтронные звезды имели бы массу более чем в 2,5 раза больше массы Солнца и просуществовали бы не более 300 миллисекунд, прежде чем схлопнуться в черные дыры. Они также вращались бы очень быстро — почти 78 000 оборотов в минуту, если бы продержались так долго. Для сравнения, самый быстрый пульсар работает со скоростью менее 43 000 об/мин.
Команда говорит, что будущие детекторы гравитационных волн должны стать достаточно чувствительными, чтобы напрямую обнаруживать сигнатуры сверхтяжелых нейтронных звезд, что могло бы помочь предоставить новую информацию об этих короткоживущих объектах.