Při kolizi neutronových hvězd zřejmě na krátkou dobu vznikl exotický objekt, který se zhroutil do černé díry

07. 03. 2022

Černé díry Hvězdy Neutronové hvězdy Gravitační vlny

Nová analýza dat z první pozorované kolize neutronových hvězd GW170817 ukazuje, že jejich splynutí možná nevedlo přímo ke vzniku černé díry. Podle nové studie je možné, že na pouhou sekundu vznikl exotický objekt, který by mohl vysvětlit pozorované záření. Po sekundě od splynutí došlo ke zhroucení tohoto extrémně hustého objektu do černé díry.

Kolize neutronových hvězd GW170817, rentgenová pozorování

Vlevo je snímek z vesmírného teleskopu Chandra ze srpna 2017, který zobrazuje kolizi neutronových hvězd GW170817 v rentgenovém záření. Vpravo je snímek ze stejného teleskopu z prosince 2017, kde je GW170817 zřetelně silnější než byla v srpnu.

Image credit: NASA, McGill University

Neutronové hvězdy
Neutronové hvězdy vznikají na konci života středně masivních hvězd. Jedná se o extrémně husté objekty, které však nemají dostatečnou hmotnost pro vznik černé černé díry. Při splynutí dvou neutronových hvězd dohromady už nicméně černá díra vzniká, samotný proces je ale možná složitější, než by se mohlo zdát.

Gravitační vlny GW170817
V roce 2017 se astronomům podařilo poprvé zachytit gravitační vlny a zároveň elektromagnetickou radiaci ze stejného zdroje. Tato událost s označením GW170817 byla způsobena první pozorovanou kolizí neutronových hvězd. Z okolí nově vzniklého objektu doposud uniká rentgenové záření, které vzniká interakcí materiálu pocházejícího z místa kolize a okolních plynů.


Rentgenové záření
Po devíti dnech od detekce gravitačních vln astronomové zachytili také rentgenové záření. Toto zpoždění si vysvětlují tím, že proud rentgenové radiace byl zpočátku velmi úzký a nemířil přímo k Zemi, teprve po 9 dnech došlo k jeho rozšíření a také detekci rentgenovým vesmírným teleskopem Chandra. Rentgenové záření 160 dní po kolizi narůstalo, potom jeho intenzita začala klesat. Tento pokles se zastavil 900 dní po kolizi.

Náhlé zastavení poklesu intenzity rentgenové radiace podle vědců znamená, že je zřejmě  produkována více jak jedním způsobem. Domnívají se, že při srážce neutronových hvězd vznikla rázová vlna, která při kontaktu s okolní hmotou produkuje toto sekundární rentgenové záření.

Následky splynutí neutronových hvězd
Za vznikem rázové vlny by mohla být velmi rychlá počáteční rotace výsledného objektu. Ta by na krátkou dobu zabránila jeho zhroucení do černé díry. V tomto mezistavu by objekt stále intenzivně zářil a dal vzniknout zmíněné rázové vlně. 

Ve stejné studii vědci navrhují také alternativní vysvětlení pro sekundární rentgenovou radiaci. Mohla by vzniknout při pádu materiálu do nově vzniklé černé díry, což by za určitých podmínek mohlo také produkovat sledované rentgenové záření. Rozhodnout by mohlo elektromagnetické záření v rádiovém spektru. Pokud jej astronomové od tohoto zdroje znovu zachytí, půjde o další evidenci ve prospěch zpožděného zhroucení do černé díry.