Вселенная буквально кишит самыми необычными и удивительными объектами. Например, недавно астрономы обнаружили сверхтяжелые нейтронные звезды, которые просуществовали доли секунд, прежде чем превратиться в черные дыры.

Neutron Star Merger Simulation with Gamma-ray Observations. Journal Newatlas. NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab.

Когда звезды определенной массы взрываются в виде сверхновой, они оставляют после себя плотное ядро, называемое нейтронной звездой. Эти странные небесные объекты имеют размеры небольшого города (как правило, не более 10 - 20км), при этом их масса превышает массу Солнца. Они часто формируются в бинарных системах, где две нейтронные звезды закручиваются по спирали, пока не столкнутся и не образуют единый объект.

Новость по теме: Астрофизики вычислили массу галактического ореола нашей Галактики Млечный Путь.

Каким окажется этот объект, зависит от их общей массы. Максимальная масса нейтронной звезды может составлять чуть более двух масс Солнца, после чего она разрушится под действием собственной гравитации и образует черную дыру. Поэтому, если общая масса двух нейтронных звезд окажется меньше этого предела, они образуют новую нейтронную звезду. А если суммарная масса будет выше 2,16 масс Солнца, то в результате столкновения образуется черная дыра.

Изображение двух нейтронных звезд, которые вот-вот сольются. Journal Newatlas. NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab.

В ходе нового исследования астрофизикам удалось обнаружить сразу два слияния нейтронных звезд, в результате которых образовались черные дыры. Кроме того, они обнаружили сигналы интересной промежуточной стадии - сверхтяжелые нейтронные звезды, жизнь которых исчисляется миллисекундами.

По данным компьютерного моделирования во время слияния нейтронных звезд и формировании сверхтяжелой нейтронной звезды в гравитационных волнах, отбрасываемых во время этого события, должна возникнуть специфическая структура, известная как квазипериодическая осцилляция (QPOs). Несмотря на то, что современные обсерватории недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить их в составе гравитационных волн, команда авторов нового исследования решила, что их отпечатки должны присутствовать и в гамма-излучении.

Новость по теме: NASA запечатлело черную дыру, разорвавшую звезду весьма необычным образом.

Чтобы проверить эту гипотезу, астрономы просканировали архивные данные 700 коротких гамма-всплесков (GRB), зафиксированных тремя обсерваториями за последние несколько десятилетий.  Они обнаружили, что гамма-кванты наблюдались в двух событиях, зарегистрированных Комптонской обсерваторией Gamma Ray Observatory. Одно из них произошло в июле 1991 года, а другое - в ноябре 1993 года.

Команда рассчитала, что обнаруженные сверхтяжелые нейтронные звезды имели массу в 2,5 раза больше массы Солнца и просуществовали не более 300 миллисекунд, прежде чем коллапсировать в черные дыры. Если бы такие объекты просуществовали чуть дольше, их период вращения был бы чрезвычайно высок - порядка 78 000 оборотов в минуту. Для сравнения, самый быстро вращающийся пульсар известный сегодня вращается со скоростью менее 43 000 оборотов в минуту.

Команда утверждает, что будущие детекторы гравитационных волн станут достаточно чувствительными, чтобы можно было непосредственно наблюдать сигнатуры сверхтяжелых нейтронных звезд, что поможет получить новую информацию об этих удивительных короткоживущих событиях.

Исследование было опубликовано в журнале Nature. Симуляцию слияния двух нейтронных звезд можно увидеть на видео ниже.

Моделирование слияния нейтронных звезд с помощью гамма-лучей Journal Newatlas. NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab.