В то время как массивные звёзды, завершая свой жизненный цикл, исторгают в космическое пространство углерод и железо посредством взрывов сверхновых, существует иной, куда более редкий тип катаклизма, возникающий при слиянии двух нейтронных звёзд — этих невероятно плотных остатков мёртвых светил. Подобное событие, именуемое килоновой, порождает элементы ещё более тяжёлые, нежели те, что рождаются при обычных сверхновых: золото и уран, к примеру. Все эти материи выступают фундаментальными «кирпичиками» для формирования звёздных систем, планет и, если следовать традиционным представлениям, буквально всего, что нас окружает.
На сегодняшний день учёные располагают лишь одним бесспорно подтверждённым случаем наблюдения килоновой. Речь идёт о событии GW170817, зафиксированном в 2017 году, когда произошло слияние двух нейтронных звёзд. Это столкновение породило одновременно и гравитационные волны, и электромагнитное излучение, что позволило исследователям изучать его с помощью принципиально разных методик. Гравитационные волны были зарегистрированы Лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) при поддержке Национального научного фонда США, а также её европейским партнёром — детектором Virgo; в то же время свет от взрыва уловили телескопы, разбросанные по всему земному шару.
Новое и загадочное космическое событие
Астрономы теперь предполагают, что им, возможно, удалось засвидетельствовать второй случай килоновой вспышки, однако трактовка этого явления сопряжена с серьёзными трудностями. Кандидат на эту роль, обозначенный как AT2025ulz, оказался неразрывно связан со сверхновой, вспыхнувшей всего за несколько часов до него. Этот более ранний взрыв, по всей видимости, заслонил собой ключевые детали последующего события, что колоссально осложнило его интерпретацию.
«Первые примерно три дня извержение вело себя в точности как первая килоновая, наблюдавшаяся в 2017 году», — поясняет Манси Касливал из Калифорнийского технологического института (доктор философии ’11), ныне занимающий пост профессора астрономии и директора Паломарской обсерватории.
Концептуальные иллюстрации художников, представленные выше, изображают гипотетическое событие, получившее название «суперкилоновая». Массивный взрыв, происходящий в виде сверхновой (слева), ведёт к образованию таких элементов, как углерод и железо. В результате рождаются две нейтронные звезды (в центре), по крайней мере одна из которых, как полагают, менее массивна, чем наше Солнце. Эти нейтронные звёзды вращаются вокруг общего центра, испуская гравитационные волны, распространяющиеся по космосу, и в конечном счёте сливаются в эффектную килоновую (справа). Подобные килоновые «засеивают» вселенную изобилием твёрдых элементов, вроде золота и платины, светящихся красноватым светом.
Калифорнийского технологического института недалеко от Сан-Диего. «Все время пытались и наблюдали за ней, но потом она стала больше ходить на сверхновую, и некоторые астрономы потеряли интерес. Не мы.
Касливал провел исследование, описывающие результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal Letters . Ее предполагает, что это необычное событие может стать совершенно новым — суперкилоновую команду, то есть килоновую, вызванную сверхновой. Хотя ученые выдвигали эту идею и раньше, она никогда не наблюдалась.
Гравитационные волны указывают на что-то необычное
Первые признаки этого редкого события появились 18 августа 2025 года. Детекторы LIGO в Луизиане и Вашингтоне вместе с детектором Virgo в Италии зафиксировали новый гравитационно-волновой сигнал. Через несколько минут астрономам всего мира было отправлено предупреждение, в котором отмечалось, что сигнал, вероятно, исходил от двух сливающихся объектов. По крайней мере, один из этих объектов казался необычно маленьким. Тревога также учитывает грубую ситуацию в небе.
«Хотя это и не так уж очевидно, как некоторые из наших предупреждений, оно быстро привлекло наше внимание как гарантированный очень интригующий кандидат на событие», — сказал он. говорит Дэвид Рейтце, исполнительный директор LIGO и профессор-исследователь Калифорнийского технологического института. «Мы продолжаем анализировать данные, и стало ясно, что хотя бы один из сталкивающихся объектов менее массивен, чем типичная нейтронная звезда».
Несколько часов спустя переходный центр Цвикки (ZTF) в Паломарской обсерватории обнаружил исчезающий красный источник на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас, расположенный в той же области, что и сигнал гравитационных волн. Символ объекта назывался ZTF 25abjmnps, но позже ему было присвоено официальное обозначение AT2025ulz.
Сигнал, который менялся со временем
Что касается дюжины телескопов по всему миру, то быстро удалось наблюдать за этим событием, в том числе обсерваторией В. М. Кека на Гавайях, телескоп Фраунгофера в Германии, а также объекты, связанные с программой РОСТ (Глобальное реле обсерваторий, наблюдающих за переходными процессами), возглавляемой Касливалом.
Ранние наблюдения показали, что объект быстро тускнеет и светится красным, аналогично тому, что наблюдалось в килоновой в 2017 году. В более раннем событии красный цвет возник из-за элементов, таких как золото, которые следят за синим светом и пропускают красные волны.
Однако вскоре поведение AT2025ulz изменилось. Через несколько дней после первой раны он снова поярчал, стал более голубым, и в его спектрах появился водород. Эти особенности типичны для сверхновых, в частности, для «коллапса ядра с обованной оболочкой». сверхновая, а не килоновая. Поскольку сверхновые в далеких галактиках обычно не производят признаков гравитационной волны, некоторые астрономы пришли к выводу, что это событие, скорее всего, было обычной сверхновой, не связанной с более ранним сигналом.
Подсказки указывают на возможную суперкилонову
Касливал и ее команда заметили несколько признаков того, что мероприятие не указано ни в одной из категорий. AT2025ulz не полностью называет характеристики классической килоновой или сверхновой мощности. В то же время данные гравитационной волны позволяют предположить, что хотя бы один из сливающихся объектов имел массу меньшую, чем у Солнца, что повышает вероятность участия двух необычно маленьких нейтронных звезд.
Нейтронные звезды — это плотные остатки, возникшие после взрыва массивных звезд. Они примерно размером с Сан-Франциско (около 25 километров в поперечнике) и обычно имеют массу от 1,2 до трех раз больше массы нашего Солнца. Некоторые предположения предполагают, что нейтронные звезды могут существовать еще меньшего размера, но ни одна из них не наблюдалась непосредственно.
Ученые предположили два пути формирования таких крошечных нейтронных звезд. В одном из случаев быстро вращающаяся массивная звезда взрывается и разделяется на две меньшие нейтронные звезды в результате процесса, называемого делением. В другом случае, как известно, в качестве фрагментации взрыв создает диск материала вокруг коллапса какого-то ядра, и сгустки в этом диске в конечном итоге определяют небольшую нейтронную звезду, такой случай, как думается планета.
Скрытое столкновение внутри сверхновой
По словам соавтора Брайана Мецгера из Колумбийского университета, вполне возможно, что две недавно образовавшиеся нейтронные звезды могут превратиться в оригинальные и оригинальные, образовавшие килоновую звезду, излучающую гравитационные волны. Когда это произойдет, первый взрыв будет выглядеть черным из-за образования таких элементов, как и телескопы для наблюдения. Между тем, обломки более ранней сверхновой могут затмить обзор, скрывая внутри себя килоновую.
Проще говоря, сверхновая возможность породить две новорожденные нейтронные звезды, которые быстро слились, вызвав второй взрыв.
«Единый способ рождения подсолнечных нейтронных звезд, который придумал теорию, – это коллапсирует очень быстро вращающиеся звезды», – сказал он. — говорит Мецгер. «Если эти «запретные» объединятся в пары и сольются, испуская гравитационные волны, вполне возможно, что такое событие повлечет за собой сверхновую, не рассматриваемую как голая килоновая».
Требуется больше доказательств
Хотя это объяснение убедительно, исследователи указывают, что оно все еще сомнительно. Пока недостаточно доказательств, подтверждающих, что AT2025ulz действительно является суперкилоновой звездой.
Чтобы проверить эту идею, астрономам потребуются еще какие-то события. «Будущие килоновые события могут выглядеть не так, как GW170817, и могут быть ошибочно приняты за сверхновые», — сказал он. Касливал говорит. «Мы можем искать новые возможности в данных, подобных этим, от ZTF, а также обсерваторий Веры Рубин и будущих проектов, таких как космический телескоп НАСА Нэнси Роман, UVEX НАСА (под руководством Фионы Харрисон из Калифорнийского технологического института), Deep Synoptic Array-2000 Калифорнийского технологического института и криоскоп Калифорнийского технологического института в Антарктике. Мы не знаем с уверенностью, что нашли суперкилону, но, тем не менее, это событие открывает глаза».
Подробности исследований и финансирования
Исследование под названием «ZTF25abjmnps (AT2025ulz) и S250818k: Кандидат в суперкилонову из подпорогового подсолнечного гравитационно-волнового триггера»; получил финансирование от Фонда Гордона и Бетти Мур, Фонда Кнута и Алисы Валленберг, учреждения научного фонда (NSF), Фонда Саймонса, Министерства энергетики США, постдокторской стипендии Мак-Вильямса и Университета Феррари в Италии. Среди других авторов Калифорнийского технологического института — Том Ахумада (сейчас в NOIRLab, Чили), Вираж Карамбелкар (сейчас в Колумбийском университете), Кристоффер Фремлинг, Сэм Роуз, Каустав Дас, Трейси Чен, Николас Эрли, Мэтью Грэм, Джордж Хелу и Ашиш Махабал.
ZTF Калифорнийского технологического института Национальным технологическим фондом и международными партнерами, а также дополнительным финансированием со стороны Фонда Хайсинга-Саймонса и Калифорнийского технологического института. Данные ZTF обрабатываются и архивируются IPAC, астрономическим центром Калифорнийского технологического института.