Зафиксировано слияние нейтронных звезд!

Благодаря совместным усилиям участников проектов LIGO и VIRGO удалось впервые обнаружить слияние нейтронных звезд и наблюдать его сразу во всех диапазонах спектра, а также зарегистрировать гравитационные волны от этого события. На фотографии, сделанной телескопом «Хаббл», показана галактика NGC 4993, в которой это произошло. Жёлтое пятно выше и левее центра галактики — это вспышка от слияния. Сам гравитационно-волновой всплеск произошел 17 августа этого года, а потому получил наименование GW170817. Но самое главное, что через 1,7 секунды после его регистрации гамма-детекторы на спутниках Fermi и INTEGRAL зарегистрировали короткий гамма-всплеск, получивший наименование GRB 170817A. Скоро выяснилось, что эти события оказались связанными. Гравитационные детекторы не могут точно определить координаты всплеска, а вот гамма-детекторы могут делать это гораздо точнее. Поэтому подключение наблюдателей, работающих в других диапазонах электромагнитного спектра, привело к потрясающему результату: всплеск и его послесвечение удалось увидеть и в рентгеновском, и в оптическом, и в ультрафиолетовом, и в инфракрасном диапазонах! Кроме того, были проанализированы данные нейтринных детекторов, однако они ничего не увидели.

Итак, на расстоянии 130 миллионов световых лет от нас в галактике NGC 4993 произошло слияние двух нейтронных звезд. В результате произошел гравитационно-волновой всплеск, а также выделилось большое количество энергии в разных диапазонах электромагнитного спектра.

Поскольку гравитационно-волновой сигнал и гамма-всплеск пришли практически одновременно, можно с высокой точностью утверждать, что скорость гравитационных волн равна скорости света. Наличие гравитационно-волнового сигнала позволяет непосредственно определить расстояние до сливающихся объектов. А данные оптических измерений дают идентификацию галактики, то есть позволяют определить красное смещение. Вместе эти независимые измерения позволяют определить постоянную Хаббла независимым методом.

Кроме основной вспышки, на протяжении некоторого времени астрономы наблюдали также так называемую килоновую. Это излучение связано с распадом радиоактивных элементов, синтезированных в результате слияния нейтронных звезд. После слияния разлетающееся вещество пронизывается потоком нейтронов и нейтрино, в результате чего образуются новые элементы таблицы Менделеева вплоть до свинца и даже до урана и тория! Вероятно, основная часть тяжелых элементов (например, золото и платина) синтезируются именно в результате слияния нейтронных звезд, а не в процессе взрывов сверхновых.

Таким образом, от одного события получен большой комплекс данных, интересный для самых разных областей физики и астрофизики. В заключение отметим, что астрономам очень и очень повезло. Во-первых, всплеск очень близкий. Во-вторых, вероятность того, что гравитационно-волновой всплеск будет сопровождаться гамма-всплеском, обычно не очень велика.

По материалам журнала «Небосвод», № 12, 2017