Всесвіт

Усередині вмираючої зірки виявлено небінарне джерело гравітаційних хвиль (відео)

Дотепер вчені знайшли лише гравітаційні хвилі, що виникають у подвійних системах від злиття чорних дір або нейтронних зірок. Але дослідники з північно-західного університету вдалося знайти нове небінарне джерело гравітаційних хвиль: «кокон» уламків, який формується навколо вмираючої масивної зірки.

Ore Gottlieb/CIERA

Гравітаційні хвилі – це невидимі, але неймовірно швидкі брижі в просторі-часі, викликані одними з найбільш бурхливих енергетичних процесів у космосі. Подорожуючи зі швидкістю світла, гравітаційні хвилі стискають і розтягують все, що проходить.

Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO) в США спеціально розроблена для виявлення гравітаційних хвиль. Як і інтерферометр Діви в Італії та детектор гравітаційних хвиль Каміока (KAGRA) в Японії, LIGO дозволяє вченим використовувати інформацію, яку вони збирають, для аналізу нашого Всесвіту. До речі, дотепер гравітаційні хвилі спостерігалися від подвійних систем, двох астрономічних тіл — таких як чорні діри або нейтронні зірки — досить близько, щоб їх гравітаційне тяжіння змушувало їх обертатися навколо один одного.

Тепер дослідники з Північно-Західного Університету штату Іллінойс запевняють, що ми можемо вимірювати гравітаційні хвилі, що виходять з одного небінарного джерела: «коконів» уламків навколо вмираючих масивних зірок.

“На сьогодні LIGO виявила тільки гравітаційні хвилі від подвійних систем, але одного разу вона знайде і перше небінарне джерело гравітаційних хвиль”, — заявив Оре Готтліб, провідний автор дослідження. – Кокони – одне з перших місць, де ми повинні шукати цей тип джерела”.

Наднова з колапсом ядра – це масивна зірка, яка зазнала гравітаційного колапсу і знаходиться на останніх стадіях життя. Її колапс пов’язаний з тривалими гамма-сплесками, які проявляються у вигляді енергетичних струменів, які змушують зоряний матеріал утворювати кокон у формі пісочного годинника, коли вони витісняються з зірки.

“Струмінь починається глибоко всередині зірки, а потім пробивається назовні. Це як коли свердлиш дірку в стіні. Обертове свердло вдаряється об стіну, і зі стіни висипається сміття. Свердло надає цьому матеріальної енергії. Подібним чином струмінь пробиває зірку, змушуючи матеріал зірки нагріватися і вихлюпуватися назовні. Це сміття утворює гарячі шари кокона”, – пояснюють вчені.

Дослідники використовували симуляції для моделювання колапсу масивної зірки з моменту її колапсу в чорну діру до виходу джета. Вперше вони продемонстрували, що кокон може випромінювати виявлені гравітаційні хвилі. Це, кажуть дослідники, краще шукати гравітаційні хвилі від гамма-сплесків або наднових, які виникають на частоті, яку LIGO не може виявити.

“Наднові мають досить сферичну та симетричну форму, тому сферичні вибухи не змінюють збалансований розподіл маси в зірці, щоб випромінювати гравітаційні хвилі. Гамма-сплески тривають десятки секунд, тому частота дуже мала — нижче діапазону частот, до якого чутливий LIGO», — пишуть вони.

З іншого боку, кокони асиметричні та високоенергетичні, що, на думку дослідників, повинно означати, що LIGO їх захоплює. І вони мають можливість надати додаткову інформацію.

“Наше дослідження – це заклик до спільноти подивитися на кокони як на джерело гравітаційних хвиль. Ми також знаємо, що кокони випромінюють електромагнітне випромінювання, тому вони можуть бути подіями з декількома месенджерами. Вивчаючи їх, ми могли б більше дізнатися про те, що відбувається в самій внутрішній частині зірок, про властивості джетів і їх поширеності при зоряних вибухах», — впевнені дослідники.

Робота була опублікована в журналі ArXiv, а наведене нижче відео, зняте Північно-Західним університетом, ілюструє, як кокон вмираючої зірки створює гравітаційну хвилю:

Back to top button