Семнадцатого августа 2017 года эксперимент LIGO и интерферометр Virgo зарегистрировали сигнал гравитационных волн, который назвали GW170817. Он длился около 100 секунд и был произведен слиянием двух нейтронных звезд. Затем наблюдение было подтверждено изучением световых волн. Для гравитационных волн это было впервые: предшествовавшие регистрации слияния черных дыр не имели обнаруживаемых электромагнитных сигналов, что в принципе нормально.
Свет от слияния нейтронных звезд производит радиоактивный распад атомных ядер, происходящий во время события. Помимо прочего, большая часть золота во Вселенной появилась именно благодаря таким слияниям. Множество наземных оптических наблюдений этого события заключили, что распадающиеся атомные ядра делятся на две категории. Одна из них – быстроразвивающиеся и быстродвижущиеся ядра, состоящие из элементов, которые не столь массивны, как элементы из семейства лантаноидов. Вторая — из ядер, которые развиваются дольше и состоят преимущественно из более тяжелых элементов.
Спустя 10 дней после слияния континуальное излучение достигло пиковой отметки в инфракрасном спектре при температуре, опустившейся примерно до 1300 кельвинов. Инфракрасная камера Infrared Array Camera (IRAC), установленная на Spitzer, наблюдала за регионом вокруг GW170817 на протяжении почти четырех часов в три разных периода: спустя 43, 74 и 264 дня после события. Форма и эволюция излучения отображают происходящие физические процессы, такие как доля тяжелых элементов в выбросах вещества или вероятная роль углеродной пыли. Отслеживание потока с течением времени дает астрономам возможность усовершенствовать свои модели и понимание того, что происходит при слиянии нейтронных звезд.
Команда астрономов из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики попыталась измерить и интерпретировать наблюдения в инфракрасном спектре. Источник был очень блеклым, и, более того, он находится крайне близко к очень яркому источнику света. Ученые использовали новый алгоритм для подготовки и извлечения изображений IRAC, чтобы устранить объекты с постоянной яркостью, и смогли ясно определить источник слияния в первые два периода наблюдений, несмотря на то, что он был гораздо бледнее, чем предполагали модели. К третьему периоду он поблек до такой степени, что его уже невозможно было обнаружить на снимках. Тем не менее степень потускнения и инфракрасные цвета соответствуют моделям. В эти периоды материал остыл примерно до 1200 кельвинов. Астрономы предложили несколько возможных причин поразительной бледности объекта, включая возможный переход выброшенного вещества в фазу туманности, а также отметили, что новый набор данных поможет точнее рассчитать модели.
Ученые пришли к выводу, что в дальнейших изучениях слияний двойных звездных систем также будут применены данные наблюдений в инфракрасном спектре, которые помогут получить более точные данные о ядерном распаде, происходящем в реальном времени. Более того, в их последнем докладе утверждается, что Spitzer может регистрировать слияния двойных систем на расстояниях до 400 миллионов световых лет.
Наука
Владимир Гильен
