Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nový výzkum ukazuje, že po kolizi neutronových hvězd zřejmě zhruba sekundu existoval zvláštní objekt víceméně neznámého typu.
V roce 2017 a od té doby ještě několikrát se podařilo zachytit gravitační vlny, které provázely fúzi neutronových hvězd za vzniku černé díry. Otázka zní, jak rychle tento proces („vytvoření horizontu“) proběhne. Podle nových výsledků získaných z dat observatoře Chandra trval asi sekundu; důkazem má být tzv. rentgenový dosvit (událost číslo GW170817). Dosvit lze vysvětlit jako výtrysk materiálu, k němuž došlo (odrazem) při sloučení obou hvězd. Tento materiál se dostal ven a ohřál materiál v okolí dvojhvězdy. Ten září dosud; kdyby se černá díra vytvořila hned, emise by již dávno zeslábly (poznámka PH: okamžitě vzniklý horizont by nedovolil únik materiálu, chápu-li správně).
Samozřejmě, že rentgenové záření může pocházet i od „vnějšího“ materiálu, který se ohřívá v okolí černé díry v jejím akrečním disku a průběžně padá dovnitř, nicméně data mají spíš odpovídat verzi „opožděného kolapsu“. Tato možnost byla navíc, jak uvádí spoluautorka práce astrofyzička Raffaella Margutti z University of California v Berkeley, předpovězena i teoreticky. Ideální by podle ní bylo, kdyby se z dosvitu podařilo získat i nějaké přesnější informace o povaze přechodně existujícího objektu.
Co se týče podrobností: Gravitační vlny ze splynutí byly poprvé detekovány 17. srpna 2017 observatořemi LIGO a Virgo. Dalekohledy (pozemské i družicové) následně zaznamenaly příval gama záření a viditelného a infračerveného záření, které společně potvrdily teorii, že v důsledku takového splynutí vzniká mnoho těžkých prvků uvnitř horkého výtrysku, který vytváří jasnou kilonovu. Kilonova září díky světlu vyzařovanému při rozpadu radioaktivních prvků, jako je platina a zlato, které vznikají v troskách po fúzi.
Také observatoř Chandra se dostala k pozorování GW170817, ale až o devět dní později. Tehdy nezaznamenala žádné rentgenové záření, což naznačuje, že při splynutí neutronových hvězd vznikl také úzký výtrysk materiálu, jenž po srážce s materiálem v okolí neutronové hvězdy vyzařoval kužel rentgenového záření, který zpočátku Zemi minul. Teprve později se čelo proudu rozšířilo a proud začal být viditelný i ze Země.
Emise rentgenového záření z jetu se zvyšovaly po dobu 160 dní po splynutí, poté postupně slábly, jak se jet zpomaloval a rozpínal. Aprajita Hajela (první autorka této studie, Northwestern University/UC Berkeley) a její kolegové si však všimli, že od března 2020 – tedy přibližně 900 dní po sloučení – až do konce roku 2020 se pokles intenzity zastavil a rentgenové emise zůstaly přibližně konstantní.
„Skutečnost, že rentgenové záření přestalo rychle slábnout, je naším zatím nejlepším důkazem, že v rentgenovém záření tohoto zdroje je kromě jetu detekováno i něco jiného,“ říká R. Margutti. „Zdá se, že k vysvětlení toho, co pozorujeme, je zapotřebí ještě zcela jiný zdroj rentgenového záření.“
Vědci předpokládají, že přebytek rentgenového záření byl vytvořen rázovou vlnou odlišnou od jetů vznikajících hned při samotné fúzi. Tato rázová vlna byla důsledkem opožděného kolapsu sloučené neutronové hvězdy, pravděpodobně proto, že její rychlá rotace velmi krátce působila proti gravitačnímu kolapsu. Tím, že se materiál v okolí neutronových hvězd zdržel o sekundu déle, došlo k dodatečnému odrazu, který vytvořil velmi další rychlý výtrysk a jemu odpovídající rázovou vlnu.
Studie bude publikována v Astrophysical Journal Letters.
The emergence of a new source of X-rays from the binary neutron star merger GW170817, arXiv:2104.02070 [astro-ph.HE] arxiv.org/abs/2104.02070
Zdroj: University of California – Berkeley / Phys.org
