Астрономи вперше застали народження нейтронної зорі у спалаху наднової

Астрономам вперше вдалося знайти ознаки появи нейтронної зорі — масивного, але маленького світила — одразу після спалаху наднової, під час якого зруйнувалося ядро масивної зорі. Утім, вчені не виключають, що ц спалаху могла народитися й чорна діра. Але й без підтвердження природи нового об'єкта відкриття наразі є першим прямим свідченням тому, що саме наднові породжують нейтронні зорі й чорні діри у Всесвіті, розповідає Європейська південна обсерваторія (ESO). Стаття астрономів опублікована у Nature.

Художнє зображення нейтронної зірки, що могла народитися у спалаху. ESO / L. Calçada

Художнє зображення нейтронної зірки, що могла народитися у спалаху. ESO / L. Calçada

Чому досі таких доказів не було у вчених?

Сьогодні астрономи погоджуються, що у 8-30 разів масивніші за Сонце зірки наприкінці еволюції можуть залежно від маси перетворитися на нейтронну зорю чи чорну діру. Коли ці зорі спалюють останнє паливо у своїх надрах, їхнє ядро під впливом гравітації стискається настільки сильно, що з нього виникає або щільне ядро складене повністю з нейтронів — нейтронна зоря — або чорна діра, сила тяжіння у якій не дозволяє покинути її навіть світло. Побачити загибель масивної зорі із сучасними телескопами не важко — ці події супроводжуються яскравими спалахами світла, званими надновими. Однак, досі вчені не спостерігали появи жодної чорної діри чи нейтронної зірки одразу після спалаху наднової. Заповнити цю прогалину вдалося астрономам Інституту Вейцмана завдяки телескопу NTT і VLT.

Як астрономи виявили нейтронну зорю?

Науковці звернули увагу на наднову SN 2022jli, яку зареєстрував астроном-аматор у квітні 2022 року. Вона спалахнула в одному з рукавів галактики NGC 157, що знаходиться на відстані 75 мільйонів світлових років від нас. За усіма характеристиками спалах підходив до типу наднових, що виникають при загибелі масивних зір, але його поведінка відрізнялася. Зокрема замість того, щоб поступово згасати протягом кількох днів яскравість спалаху коливалася кожні 12,4 доби. І хоч жоден із телескопів не виявив напряму нейтронної зірки чи чорної діри, спостереження NTT підтвердили періодичність коливань спалаху, а VLT виявив, що вони супроводжувалися і рухом газоподібного водню.

На думку вчених, у зірки, яка спалахнула надновою SN 2022jli, була зоря-компаньйон. І тепер ця зоря має обертатися навколо створеної нейтронної зорі або чорної діри. Це може пояснити, чому світло від наднової періодично згасало — його закривало собою ще одне світило. Цьому ж світилу належить і знайдений газоподібний водень — імовірно, це рештки його оболонки, що роздулася при спалаху наднової. Рух газу свідчить, що якийсь об'єкт поруч із цим світилом обдирає його оболонку. І достатній для цього гравітаційний вплив мають саме нейтронні зорі й чорні діри — один з об'єктів, що мав утворитися після спалаху SN 2022jli. Астрономи планують продовжити спостереження за системою, але їхнє відкриття підтверджує теорію про те, що нейтронні зорі й чорні діри народжуються після вибухів наднових.

  • Деякі нейтронні зорі можуть бути не лише надзвичайно масивними, хоч і невеликими, а й носіями екзотичної матерії. Моделювання на суперкомп'ютері виявило, що у 90 відсотків дуже масивних нейтронних зір всередині може знаходитися ядро з кварків — елементарних частинок, які складають нейтрони.