Впечатление художника о столкновении нейтронной звезды, оставившем быстро расширяющееся облако радиоактивного материала. Изображение предоставлено: Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, Лаборатория CI.
Температура элементарных частиц наблюдалась в радиоактивном свечении после столкновения двух нейтронных звезд и рождения черной дыры. Это позволяет впервые измерить микроскопические физические свойства этих космических событий.
В то же время становится понятно, как моментальные наблюдения, сделанные в данный момент, представляют собой объект, растянутый во времени. Открытие было сделано астрофизиками из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете и опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Новый метод наблюдения показывает образование тяжелых элементов
Столкновение двух нейтронных звезд создало самую маленькую из когда-либо наблюдавшихся черных дыр. В дополнение к рождению черной дыры драматическое космическое столкновение также привело к образованию огненного шара, который расширился почти со скоростью света. В последующие дни оно сияло со яркостью, сравнимой со яркостью сотен миллионов солнц.
Этот светящийся объект, также называемый килоновой, сияет так ярко из-за испускания большого количества радиации в результате распада тяжелых радиоактивных элементов, образовавшихся в результате взрыва.
Объединив измерения килонового света, сделанные с помощью телескопов по всему миру, международная группа исследователей во главе с Центром космического рассвета Института Нильса Бора приблизилась к пониманию загадочной природы взрыва и к ответу на древний астрофизический вопрос: Откуда берутся элементы тяжелее железа?
«Этот астрофизический взрыв драматично развивается каждый час, поэтому ни один телескоп не может проследить всю его историю. Видение этого события с отдельных телескопов заблокировано вращением Земли».
«Но объединив существующие измерения, полученные в Австралии, Южной Африке и космическом телескопе Хаббла, мы сможем очень подробно проследить за ее эволюцией. Мы показываем, что целое показывает больше, чем сумма отдельных наборов данных», — говорит Альберт Снеппен, доктор философии. Студент Института Нильса Бора и руководитель нового исследования.
Взрыв напоминает Вселенную вскоре после Большого взрыва
Сразу после столкновения фрагментированное звездное вещество имеет температуру во многие миллиарды градусов. В тысячу раз горячее, чем даже центр Солнца, и сравнимо с температурой Вселенной всего через секунду после Большого взрыва.
При таких экстремальных температурах электроны не прикрепляются к атомным ядрам, а плавают в так называемой ионизированной плазме.
Электроны «танцуют» вокруг. Но в последующие моменты, минуты, часы и дни звездная материя остывает, как и вся Вселенная после Большого взрыва.
Отпечаток стронция свидетельствует об образовании тяжелых элементов
Спустя 370 000 лет после Большого взрыва Вселенная достаточно остыла, чтобы электроны могли прикрепиться к атомным ядрам и образовать первые атомы. Свет теперь мог свободно перемещаться во Вселенной, потому что он больше не блокировался свободными электронами.
Это означает, что самый ранний свет, который мы можем увидеть в истории Вселенной, — это так называемое «космическое фоновое излучение» — лоскутное одеяло света, образующее отдаленный фон ночного неба. Похожий процесс объединения электронов с атомными ядрами сейчас можно наблюдать в звездном веществе после взрыва.
Одним из конкретных результатов является наблюдение тяжелых элементов, таких как стронций и иттрий. Их легко обнаружить, но вполне вероятно, что взрыв также произвел множество других тяжелых элементов, происхождение которых нам точно не известно.
«Теперь мы можем увидеть момент, когда атомные ядра и электроны объединяются в послесвечении. Впервые мы видим образование атомов, можем измерить температуру материи и увидеть микрофизику этого далекого взрыва».
«Это все равно, что любоваться тремя космическими фоновыми излучениями, которые окружают нас со всех сторон, но здесь мы можем увидеть все снаружи. Мы видим до, во время и после момента рождения атомов», — говорит Расмус Дамгаард, доктор философии. Студентка Центра Cosmic DAWN и соавтор исследования.
Каспер Хайнц, соавтор и доцент Института Нильса Бора, продолжает: «Материя расширяется и увеличивается в размерах так быстро, что свету требуются часы, чтобы пройти через взрыв. По этой причине, просто наблюдая за дальним концом огненного шара, мы можем заглянуть глубже в историю взрыва.
«Рядом с нами электроны прилипли к атомным ядрам, но по другую сторону, по другую сторону новорожденной черной дыры, «настоящее» — это всего лишь будущее».
Информация от: Астрономией и астрофизикой
