В последние несколько лет астрофизика вступила в новую эру: эпоху гравитационных волн. Эти пространственно-временные пульсации обычно генерируются катастрофическими космическими событиями и несут богатые информацией сигнатуры вовлеченных объектов. После столкновений черных дыр и нейтронных звезд интерферометры LIGO и Virgo, возможно, идентифицировали никогда ранее не обнаруженное событие: столкновение черной дыры с нейтронной звездой.
Событие, названное S190814bv, было обнаружено интерферометрами LIGO и Virgo в 21:00 UTC 14 августа. И, основываясь на первоначальном анализе, есть вероятность 99%, что это слияние черной дыры и нейтронной звезды. Астрофизики продолжают изучать данные и сканировать небо в поисках любого света, который мог остаться после поглощения нейтронной звездой черной дыры.
С момента первого обнаружения гравитационных волн, о котором было объявлено в феврале 2016 года - о слиянии двух черных дыр, интерферометры были усовершенствованы и достигли новых уровней чувствительности. Эта технология настолько сложна, что позволяет обнаруживать столкновения двух нейтронных звезд, объектов гораздо менее массивных, чем черные дыры.
Черная дыра и нейтронная звезда: ранее не обнаруженная двойная система
Это может быть не первое такое обнаруженное событие. Ранее в этом году данные указывали на возможное столкновение нейтронной звезды и черной дыры; но статистика показала только 13% вероятность. А отношение сигнал/шум было настолько низким, что астрономы не стали следить за этими наблюдениями.
Но это не так с S190814bv. Сигнал достаточно сильный, и астрофизики с нетерпением ждут подтверждения: если это действительно столкновение нейтронной звезды и черной дыры, то такая двойная система будет наблюдаться впервые. Это означало бы, что такие двойные системы, пока гипотетические, действительно возможны.
Информация, закодированная в гравитационных волнах
Кроме того, это может дать ключ к пониманию формирования таких систем. Для этого астрофизики должны проанализировать обнаруженные гравитационные волны. Ключи к формированию бинарной системы закодированы в волновой форме, а также в массах отдельных объектов, их скорости и ускорении.
«Сигнал гравитационной волны предоставляет информацию о вращении отдельных объектов и их ориентации относительно оси орбиты», - говорит физик Питер Вейтч из Университета Аделаиды в Австралии.
Связанный: Как обнаруживаются гравитационные волны?
«Мы смотрим, выровнены ли эффекты вращения отдельных объектов, что может указывать на то, что они изначально были в бинарной системе. А если бы один компактный объект был захвачен другим, например, слившейся галактикой, то можно было бы ожидать, что эти объекты будут иметь разные вращения, направленные в разные стороны».
Черная дыра - столкновение нейтронной звезды: поиск электромагнитного доказательства
Фоули и его коллеги в настоящее время используют обсерваторию Кека для изучения галактики на расстоянии около 900 миллионов световых лет. Вот откуда, по их мнению, мог прийти сигнал. Они ищут электромагнитное излучение, которое могло возникнуть в результате столкновения с нейтронной звездой.
«Мы хотели бы наблюдать, как черная дыра разрывает нейтронную звезду, когда они собираются вместе», - говорит физик Сьюзен Скотт из Австралийского национального университета. «Это дало бы нам важную информацию о материале, из которого состоят самые плотные звезды во Вселенной - нейтронные звезды, большой вопрос, который остается открытым».
Если электромагнитное излучение не обнаружено, это может означать, что астрофизики просто ищут не в том месте. Это также может указывать на то, что электромагнитное излучение слишком слабое, чтобы его можно было обнаружить, или что нейтронная звезда не задействована. Последний случай был бы очень интересен, так как сигнал предполагает, что самый маленький объект в три раза меньше массы Солнца. Если это не нейтронная звезда, то это может быть самая маленькая из когда-либо обнаруженных черных дыр.