Ключът към мистерията на Вселената: Космическа аномалия изненада учените

/КРОСС/ Астрономи откриха, че облакът от сливането на две неутронни звезди е почти идеална топка. Тази форма противоречи на общоприетите представи.

Когато масивна звезда умира, част от нейната материя се опакова в свръхплътно сравнително компактно ядро. Ако масата ѝ е по-голяма от три слънчеви маси, възниква черна дупка. Когато е по-малка, се образува неутронна звезда.

Неутронна звезда с диаметър 20 километра може да бъде един и половина до два пъти по-масивна от Слънцето. Една чаена лъжичка материя от неутронна звезда на Земята би тежала приблизително колкото връх Еверест.

В някои системи се появяват две неутронни звезди едновременно. Скорошна статия обяснява как се случва това: масивни топки от газ се въртят около общ център на масата, след което се „свиват" в свръхплътни обекти, които постепенно се приближават един към друг и накрая се сблъскват.

Това се нарича взрив на килонова. Астрофизичното явление, предсказано през 1974 г., е записано за първи път през 2013 г. като изблик на гама-лъчи. През 2017 г. детекторите LIGO (в САЩ) и Virgo (в Европа) улавят гравитационни вълни - колебания в пространство-времето - от килоновата AT2017gfo, която се намира на 140 милиона светлинни години от Земята.

Сблъсъкът на неутронни звезди е много екстремен за Вселената. В резултат се образуват най-тежките елементи от периодичната таблица на Менделеев, като злато, платина, уран, йод. Следи от тези космически катаклизми има както в нашите бижута, така и в нашите организми.

Сферичен облак във вакуум

Досега учените не знаеха как изглежда експлозията на килонова. „Интуицията и всички предишни модели подсказваха, че възникналият облак трябва да бъде сплескан и дост асиметричен", казва Алберт Снепен, аспирант в института „Нилс Бор" (Дания) и първи автор на изследването, публикувано в списание Nature.

Международен екип астрофизици са анализирали ултравиолетовото, оптичното и инфрачервеното лъчение от избухването на килоновата AT2017gfo, фиксирано от спектрографа X-shooter на разположения в Чили Very Large Telescope на Европейската южна обсерватория. Учените използвали данни за радио- и гравитационни вълни и наблюдения от космическата обсерватория „Хъбъл".

Резултатът изненадал учените: облакът бил напълно симетричен, близо до идеална топка.

Доцентът в института „Нилс Бор" Дарач Уотсън, съавтор на изследването, отбелязва, че от общоприетата гледна точка подобна форма „няма смисъл". „Вероятно в теориите и симулациите на килонови, които сме разглеждали през последните 25 години, липсва важна физика", казва той.

Списъкът на заподозрените

Разбира се, учените се опитали да обяснят аномалията. Снапен предполага, че всичко е заради енергията, освободена от центъра на сливането на неутронните звезди. Тя била толкова много, че е можела да „изглади формата" на експлозията. Това означава, че количеството енергия многократно превишава оценките на теоретиците.

Уотсън подозира, че електромагнитното поле е довело до сферичното разпределение на материята. Когато две неутронни звезди се сблъскат, за милисекунди те се сливат в една свръхмасивна звезда. Наоколо възниква мощно поле, чиято енергия се освобождава след колапс в черна дупка.

Това обаче не обяснява друго обстоятелство. При взрива на килоновата атомите на леките и тежките вещества трябва да бъдат изхвърлени в различни посоки. Но в AT2017gfo били открити само равномерно разпределени леки елементи.

Снапен има алтернативна хипотеза: свръхмасивна неутронна звезда излъчва много неутрино по време на ултракраткия си живот. Електрически неутралните субатомни частици изключително рядко взаимодействат с материята, но са способни да преобразуват неутроните в протони и електрони и по този начин да създават леки елементи. Може би именно в това е отговорът на мистерията на сферичната форма на експлозията.

Да измериш Вселената

Според учените сега ще можем да разберем колко бързо се разширява Вселената и да установим нейната възраст.

Основният начин за измерване на времето след Големия взрив е скалата на космическите разстояния. След като са установили класа на светимост на определени астрономически обекти („стандартни свещи"), физиците измерват видимата им яркост и изчисляват дистанцията. Колкото по-далеч е един обект от нас, толкова по-стар е той.

Най-далечните небесни тела се виждат само в инфрачервения диапазон. Инфрачервената обсерватория „Джеймс Уеб" може да погледне назад почти до началото на времето и да види галактики, които са съществували преди 13,5 милиарда години. Възрастта на Вселената се оценява на 13,8 милиарда години.

Този метод обаче е добър само за сферични обекти, които излъчват във всички посоки. Телата с друга форма променят яркостта си в зависимост от ъгъла, от който ги гледаме.

Но тъй като знаем, че килоновите приличат на топка, те също може да се използват за измервания. Макар че за да се състави скала, трябва да се видят много подобни събития. Учените очакват детекторите LIGO да позволят на човечеството да направи точно това през следващите години.