В 2017 году ученые впервые обнаружили гравитационные волны на усовершенствованной лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO. Эти волны были результатом слияния нейтронных звезд и сами по себе большого удивления не вызвали —, но повторное наблюдение слияния двух нейтронных звезд в 2019 году показало, что их суммарная масса оказалась неожиданно большой. И вот учёные приблизились к разгадке.
Такие компактные астрофизические объекты как нейтронные звезды или черные дыры сложны для изучения — в стабильном состоянии они, как правило, невидимы, так как не испускают заметного излучения.
Исследователи сосредоточили внимание на сверхновых в двойных системах, которые могут образовывать подобные «двойные компактные объекты», состоящие либо из двух нейтронных звезд, либо из нейтронной звезды и черной дыры, дабы проследить эволюцию звезды до момента ее взрыва.
Масса такой звезды вначале в десять раз массивнее нашего Солнца, но её плотность такова, что её диаметр меньше диаметра Солнца. Последний этап ее эволюции — сверхновая с коллапсирующим ядром, которая оставляет после себя либо нейтронную звезду, либо черную дыру, в зависимости от конечной массы ядра. Исследование показало, что при взрыве такой звезды часть ее внешних слоев быстро выбрасывается из двойной системы. Некоторые внутренние слои, однако, не выбрасываются и в конечном итоге падают обратно на вновь образованный компактный объект.
Количество аккрецированного материала зависит от энергии взрыва — чем выше энергия, тем меньше масса, которую можно сохранить. Если энергия взрыва мала, она образует черную дыру, а если энергия велика, она сохранит меньше массы и образует нейтронную звезду. Эти результаты не только объясняют образование двойных систем тяжелых нейтронных звезд, но и предсказывают образование систем нейтронной звезды и легкой черной дыры.
Исследование опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
