Анимация, показывающая, как две маленькие, очень плотные нейтронные звезды сливаются в результате гравитационно-волнового излучения и взрываются в виде килоновой звезды.
Существование тепловых переходных событий в результате слияния нейтронных звезд было впервые обнаружено Ли и Пачински в 1998 году. [1] Радиоактивное свечение, возникающее в результате выброса слияния, первоначально называлось мини-сверхновой, поскольку оно составляет от 1 ⁄ 10 до 1 ⁄ 100 яркости типичная сверхновая , самовзрыв массивной звезды. [5] Термин «килонова» позже был введен Мецгером и др. в 2010 году [6] для характеристики пиковой яркости, которая, как они показали, в 1000 раз превышает яркость классической новой .
На этом изображении художника изображена килоновая звезда, образованная двумя сталкивающимися нейтронными звездами.
16 октября 2017 года коллаборации LIGO и Virgo объявили о первых одновременных обнаружениях гравитационных волн ( GW170817 ) и электромагнитного излучения ( GRB 170817A и AT 2017gfo ) [8] и продемонстрировали, что источником стало слияние двойной нейтронной звезды . [9] За этим слиянием последовал короткий гамма-всплеск ( GRB 170817A ) и более продолжительный транзиент , видимый в течение нескольких недель в оптическом и ближнем инфракрасном электромагнитном спектре ( AT 2017gfo ), расположенный в относительно близкой галактике NGC 4993 . [10] Наблюдения AT 2017gfo подтвердили, что это было первое убедительное наблюдение килоновой. [11] Спектральное моделирование AT2017gfo выявило элементы r-процесса стронций и иттрий , что окончательно связывает образование тяжелых элементов со слиянием нейтронных звезд. [12] [13] Дальнейшее моделирование показало, что выброшенный огненный шар тяжелых элементов в ранние эпохи имел очень сферическую форму. [3] [14] Было высказано предположение, что «Благодаря этой работе астрономы могли бы использовать килоновые в качестве стандартной свечи для измерения космического расширения. Поскольку взрывы килоновых имеют сферическую форму, астрономы могли бы сравнивать видимый размер взрыва сверхновой с ее фактическим размером». как видно по движению газа, и таким образом измерить скорость космического расширения на разных расстояниях». [15]
Теория
Спираль и слияние двух компактных объектов являются мощным источником гравитационных волн (ГВ). [6] Базовая модель тепловых переходных процессов в результате слияния нейтронных звезд была представлена Ли-Синь Ли и Богданом Пачинским в 1998 году. [1] В своей работе они предположили, что радиоактивные выбросы от слияния нейтронных звезд являются источником энергии для теплового излучения. переходное излучение, позже названное килоновой . [16]
Первое наблюдательное предположение о наличии килоновой было сделано в 2008 году после гамма-всплеска GRB 080503 [18] , когда слабый объект появился в оптическом свете через один день и быстро исчез. Однако другие факторы, такие как отсутствие галактики и обнаружение рентгеновских лучей, не согласовывались с гипотезой о килоновой. Еще одна килоновая была предложена в 2013 году в связи с кратковременным гамма-всплеском GRB 130603B, когда слабое инфракрасное излучение далекой килоновой было обнаружено с помощью космического телескопа Хаббл . [7]
В октябре 2017 года астрономы сообщили, что наблюдения AT 2017gfo показали, что это был первый безопасный случай возникновения килоновой звезды после слияния двух нейтронных звезд . [11]
В октябре 2018 года астрономы сообщили, что GRB 150101B , гамма-всплеск , обнаруженный в 2015 году, может быть аналогом исторического GW170817 . Сходство между этими двумя событиями с точки зрения гамма- , оптического и рентгеновского излучения, а также природы связанных с ними родительских галактик считается «поразительным», и это замечательное сходство предполагает, что два отдельных и независимых события могут оба являются результатом слияния нейтронных звезд, и оба могут быть до сих пор неизвестным классом килоновых переходных процессов. Таким образом, по мнению исследователей, события Килоновой могут быть более разнообразными и распространенными во Вселенной, чем считалось ранее. [19] [20] [21] [22] Оглядываясь назад, GRB 160821B, гамма-всплеск, обнаруженный в августе 2016 года, теперь считается, что он также был вызван килоновой новой, судя по сходству ее данных с AT2017gfo . [23]
Считалось также, что килонова вызвала длинный гамма-всплеск GRB 211211A, обнаруженный в декабре 2021 года телескопом предупреждения о всплесках Swift (BAT) и монитором гамма-всплесков Ферми (GBM). [24] [25] Эти открытия бросают вызов ранее преобладающей теории о том, что длинные гамма-всплески происходят исключительно от сверхновых — взрывов в конце жизни массивных звезд. [26] GRB 211211A длился 51 секунду; [27] [28] GRB 191019A (2019) [29] и GRB 230307A (2023), [30] [31] с длительностью около 64 с и 35 с соответственно также считаются принадлежащими к этому классу длинных GBR от нейтронов. звездные слияния . [32]
^ Россвог, Стефан (1 апреля 2015 г.). «Мультимессенджерная картина компактных бинарных слияний». Международный журнал современной физики Д. 24 (5): 1530012–1530052. arXiv : 1501.02081 . Бибкод : 2015IJMPD..2430012R. дои : 10.1142/S0218271815300128. ISSN 0218-2718. S2CID 118406320.
^ Эбботт, BP; Эбботт, Р.; Эбботт, Т.Д.; Ачернезе, Ф.; Экли, К.; Адамс, К.; Адамс, Т.; Аддессо, П.; Адхикари, RX; Адья, В.Б.; и другие. ( Научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Virgo ) (16 октября 2017 г.). «GW170817: Наблюдение гравитационных волн от спирали двойной нейтронной звезды». Письма о физических отзывах . 119 (16): 161101. arXiv : 1710.05832 . Бибкод : 2017PhRvL.119p1101A. doi :10.1103/PhysRevLett.119.161101. PMID 29099225. S2CID 217163611.
↑ Миллер, М. Коулман (16 октября 2017 г.). «Гравитационные волны: золотая двойная система». Природа . Новости и просмотры (7678): 36. Бибкод :2017Natur.551...36M. дои : 10.1038/nature24153 .
↑ Бергер, Э. (16 октября 2017 г.). «Сосредоточьтесь на электромагнитном аналоге двойного слияния нейтронной звезды GW170817». Письма астрофизического журнала . Проверено 16 октября 2017 г.
^ аб Эбботт, BP; Эбботт, Р.; Эбботт, Т.Д.; Ачернезе, Ф.; Экли, К.; Адамс, К.; Адамс, Т.; Аддессо, П.; Адхикари, RX; Адья, В.Б.; Аффельдт, К.; Афро, М.; Агарвал, Б.; Агатос, М.; Агацума, К. (16 октября 2017 г.). «Многопосланные наблюдения за слиянием двойной нейтронной звезды». Астрофизический журнал . 848 (2): Л12. arXiv : 1710.05833 . Бибкод : 2017ApJ...848L..12A. дои : 10.3847/2041-8213/aa91c9 . ISSN 2041-8213. S2CID 217162243.
^ Университет Мэриленда (16 октября 2018 г.). «Все в семье: обнаружен родственник источника гравитационных волн. Новые наблюдения показывают, что килоновые звезды — огромные космические взрывы, производящие серебро, золото и платину, — могут быть более распространенными, чем предполагалось». ЭврекАлерт! . Проверено 17 октября 2018 г.
^ Троя, Э.; и другие. (16 октября 2018 г.). «Светящаяся синяя килоновая звезда и внеосевая струя от компактного слияния двойной пары на z = 0,1341». Природные коммуникации . 9 (1): 4089. arXiv : 1806.10624 . Бибкод : 2018NatCo...9.4089T. дои : 10.1038/s41467-018-06558-7. ПМК 6191439 . ПМИД 30327476.
↑ Мохон, Ли (16 октября 2018 г.). «GRB 150101B: дальний родственник GW170817». НАСА . Проверено 17 октября 2018 г.
↑ Уолл, Майк (17 октября 2018 г.). «Мощная космическая вспышка, вероятно, является еще одним слиянием нейтронной звезды». Space.com . Проверено 17 октября 2018 г.
^ Стрикленд, Эшли (27 августа 2019 г.). «Вот как это выглядит, когда взрыв создает золото в космосе». CNN . Проверено 11 декабря 2022 г.
^ Редди, Фрэнсис (13 октября 2022 г.). «Миссии НАСА Swift и Ферми обнаружили исключительный космический взрыв». НАСА . Проверено 11 декабря 2022 г.
^ «Открытие Килоновой бросает вызов нашему пониманию гамма-всплесков» . Обсерватория Джемини . 07.12.2022 . Проверено 11 декабря 2022 г.
^ Троя, Элеонора; Дикьяра, Симона (21 декабря 2022 г.). «Необычный, продолжительный гамма-всплеск бросает вызов теориям об этих мощных космических взрывах, в результате которых образуются золото, уран и другие тяжелые металлы». Разговор . Проверено 27 декабря 2022 г.
