Хаббл измерил ультрарелятивистский джет, вызванный столкновением двух нейтронных звезд
Объединив информацию с интерферометров Хаббла, Gaia и наземных интерферометров, исследователи реконструировали последствия катастрофического столкновения двух нейтронных звезд, обнаруженного в 2017 году, охарактеризовав релятивистскую струю, которая движется (как кажется) со скоростью, превышающей скорость света.
В августе 2017 года было обнаружено столкновение двух нейтронных звезд. В результате взрыва выделилась энергия, сопоставимая с энергией взрыва сверхновой, и искривила пространство-время в волны, гравитационные волны, обнаруженные здесь, на Земле.
Используя "Хаббл", астрономы провели наблюдение, которое показало, что после этого события струя высокоэнергетического излучения была выброшена почти со скоростью света. Во время своего прохождения струя выметала межзвездный материал в окружающее пространство, движение которого отслеживалось с помощью "Хаббла". Невероятная точность космического телескопа была необходима для измерения траектории струи, которая проносится сквозь пространство со скоростью, составляющей более 99,97% от скорости света.
Две нейтронные звезды, которые врезались друг в друга, не наблюдались непосредственно в процессе слияния. Однако последствия этого катастрофического события видели 70 наблюдателей по всему миру и в космосе, в широкой полосе электромагнитного спектра. Кроме того, гравитационные волны, которые вызвало столкновение, были обнаружены в 2017 году.
После столкновения две нейтронные звезды коллапсировали в черную дыру, мощная гравитация которой начала притягивать окружающий материал. Этот материал образовал быстро вращающийся диск вокруг гравитационного монстра, способствуя излучению мощных струй радиации. Одна из них, наблюдаемая Хабблом через два дня после взрыва, была самой быстрой из когда-либо обнаруженных и прошла сквозь материал расширяющейся оболочки обломков взрыва.
Хотя событие произошло в 2017 году, ученым потребовалось несколько лет, чтобы найти способ проанализировать данные с "Хаббла" и других наземных телескопов, чтобы составить такую полную картину.
Исследователи объединили данные Хаббла с наблюдениями спутника ЕКА Gaia. Они также добавили радиоданные с нескольких радиотелескопов Национального научного фонда, которые работали вместе, используя метод радиоинтерферометрии с очень длинными базовыми линиями (VLBI). Эти данные были получены через 75 и 230 дней после взрыва. Точный общий результат различных наблюдений позволил ученым точно определить место взрыва. В частности:
- Измерения Хаббла показали, что джет двигался с видимой скоростью, в семь раз превышающей скорость света.
- Наблюдения по радио показали, что впоследствии джет замедлился до видимой скорости, в четыре раза превышающей скорость света.
В действительности ничто не может превысить скорость света. Это "сверхсветовое" движение - иллюзия. Поскольку джет приближается к Земле почти со скоростью света, свет, испускаемый им позже, проходит меньшее расстояние: по сути, джет "преследует свой собственный свет". В действительности между испусканием света струей прошло больше времени, чем думает наблюдатель. Это приводит к завышению скорости объекта, в данном случае, очевидно, превышающей скорость света.
Что мы знаем сейчас и что нам еще предстоит понять
Измерения Хаббла и VLBI значительно усиливают предполагаемую связь между слияниями нейтронных звезд и наблюдениями коротких всплесков гамма-излучения. Таким образом, эта работа открывает путь к более точным исследованиям слияний нейтронных звезд.
Например, при достаточно большой выборке данных, в ближайшие несколько лет наблюдения ультрарелятивистской струи могут обеспечить еще одну линию исследования в измерении скорости расширения Вселенной, связанной с числом, известным как постоянная Хаббла. В настоящее время существует расхождение между значениями постоянной Хаббла, оцененными для ранней Вселенной и ближней Вселенной, что является одной из самых больших загадок в астрофизике.
Таким образом, дополнительные исследования, гипотезы и результаты о релятивистских струях могут добавить информации для исследователей, пытающихся решить сложную космическую головоломку.
С аннотацией исследования, опубликованной вчера в журнале Nature, можно ознакомиться .