Первое наблюдаемое слияние нейтронных звезд породило струю вещества, создающую иллюзию движения со сверхсветовой скоростью.
Струя материала, выброшенная в результате столкновения нейтронной звезды GW170817, летела с 99,97% скорости света, но выглядело это так, будто она неслась в семь раз быстрее. Джет был замечен космическими телескопами «Хаббл» и «Гайя» вскоре после столкновения звезд. Ученым потребовалось 5 лет, понять, что это было.
Обнаружение GW170817, первое наблюдаемое слияние нейтронных звезд, изменило астрономию. Это был первый случай, когда детекторы гравитационных волн и телескопы, работающие в электромагнитном спектре, совместно изучили один и тот же инцидент. В этом участвовало 70 обсерваторий. Сотрудничество вышло за пределы земного масштаба – в них были задействованы инструменты в космосе.
Комбинация масс двух нейтронных звезд создала объект настолько плотный, что он коллапсировал в черную дыру, которая вытягивала материю из окрестностей в быстро вращающийся диск, полюса которого выпускали мощные струи. Анализ этих струй был опубликован только сейчас. Авторы статьи объединили данные, полученные Хабблом и Гайей через восемь и 159 дней после столкновения, с радиоисследованиями, проведенными через 75 и 230 дней. Наблюдения в радиодиапазоне проводились с помощью телескопов, работающих вместе на расстоянии более тысячи километров, с использованием интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI).
«Я поражен, что Хаббл смог дать нам такие точные измерения, которые конкурируют с точностью, достигаемой мощными радиотелескопами VLBI, разбросанными по всему миру», сказал доктор Кунал Мули из Калифорнийского технологического института.
Измерения Хаббла были точными, но поначалу казались бессмысленными, поскольку они показывают, что струя движется со скоростью, в семь раз превышающей скорость света. Несмотря на то, что научная фантастика приучила нас к таким понятиям, как «варп-скорость 5», скорость света остается непреодолимым барьером. Превышение даже на 7 процентов, не говоря уже о семикратном, потрясло бы физику до основания.
Однако это не первый раз, когда астрономы наблюдают кажущееся «сверхсветовым» движение и понимают причину этого. Одна струя направлена почти на Землю, поэтому свету, излучаемому по мере ее расширения, нужно преодолеть более короткое расстояние, чтобы добраться до нас. Задержка между моментом, когда свет излучается с передней кромки струи, и точкой его происхождения замаскирована, создавая иллюзию движения со скоростью, превышающей скорость света. Измерив разницу между тем, насколько быстро движется струя, и ее максимально возможной скоростью, авторы смогли рассчитать угол струи относительно Земли в диапазоне от 19 до 25 градусов. Это, в свою очередь, помогло им оценить, насколько близка скорость джета к скорости света.
«Наш результат показывает, что реактивная струя двигалась со скоростью не менее 99,97% скорости света, когда она была испущена», сказал доктор Венбин Лу из Калифорнийского университета в Беркли.
Гамма-всплески настолько мощны, что астрономы изначально были озадачены тем, что могло их создать. Излюбленным объяснением стали джеты, образующиеся при слиянии нейтронных звезд, но только сейчас мы можем подтвердить, что такие джеты существуют и достаточно быстры, чтобы вызывать всплески.
Астрономы отметили, что эта работа – только начало. JWST сможет просматривать подобные события с точностью, намного превышающей точность Хаббла.
