Астрофизики наблюдали необычное явление, последовавшее за столкновением двух нейтронных звёзд: взрывное рождение чёрной дыры и интенсивное «танцевание» электронов в светящемся послесвечении. Это открытие, сделанное учёными из Института Нильса Бора и опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, даёт новое представление об условиях, возникающих при подобных космических столкновениях.
Источник изображения: pxhere.com
Слияние нейтронных звёзд провоцирует гигантский взрыв, известный как килоновая. Вспышка килоновой в сотни миллионов раз ярче Солнца и образует тяжёлые элементы, сопровождаемые радиоактивным распадом вещества, которое выбрасывается из звёзд, высвобождая при этом колоссальную энергию.
Благодаря изучению света килоновой исследователи смогли измерить температуру и поведение частиц, впервые наблюдая микроскопические свойства столкновения нейтронных звёзд. В рамках исследования для наблюдений были задействованы телескопы по всему миру, включая станции в Австралии, Южной Африке, а также космический телескоп «Хаббл». Поскольку вращение Земли позволяло каждому телескопу наблюдать лишь фрагмент взрыва, объединение полученных данных помогло восстановить полную картину произошедшего. Как отметил ведущий исследователь Альберт Снеппен из Института Нильса Бора, совокупные данные дают гораздо больше информации, чем любое отдельное наблюдение.
Температура, зарегистрированная после столкновения, оказалась поразительно высокой, примерно в тысячу раз больше, чем в ядре Солнца, и близка к температуре, которая существовала во Вселенной всего через несколько секунд после Большого взрыва. В условиях таких экстремальных температур электроны становятся свободными, не привязанными к атомам, и начинают перемещаться в плазме, создавая «танец» частиц. По мере охлаждения взрыва, продолжающегося от минут до нескольких дней, электроны постепенно соединяются с ядрами, формируя атомы — процесс, напоминающий образование первых атомов в ранней Вселенной.
В ходе наблюдений учёные также зафиксировали наличие тяжёлых элементов, таких как стронций и иттрий, что подтверждает, что именно такие столкновения звёзд способствуют образованию тяжёлых элементов. Это открытие помогает раскрыть происхождение элементов, более тяжёлых, чем железо, которые, как давно полагают астрофизики, формируются в условиях экстремальных космических явлений.
Быстро расширяющееся после взрыва вещество позволяет свету постепенно пересекать гигантский огненный шар. Изучение света, исходящего из различных областей килоновой, даёт возможность наблюдать процессы охлаждения и формирования атомов в отдельных частях вспышки, позволяя увидеть этапы создания атомов как «до», так и «после» взрыва.
Соавтор исследования Расмус Дамгаард из Центра Cosmic DAWN провёл параллель с наблюдением космического фонового излучения, которое является ранним светом Вселенной. Но в данном случае, по его словам, учёные могут видеть это явление в режиме реального времени, на огромном расстоянии.