Двойной взрыв в космосе может быть признаком первой в истории суперкилоновой

Когда массивные звезды подходят к концу своей жизни, они взрываются впечатляющими сверхновыми, рассеивая по Вселенной тяжелые элементы, например углерод и железо. Другой тип взрыва — килоновая — происходит, когда сталкиваются нейтронные звезды. При этом образуются еще более тяжелые элементы, такие как золото и уран — они становятся строительными материалами для звезд и планет.

До сих пор однозначно подтверждена лишь одна килоновая — GW170817, вспыхнувшая в 2017 году. Тогда столкновение двух нейтронных звезд породило рябь в пространстве-времени, известную как гравитационные волны, а также световую вспышку.

Теперь астрономы сообщают о свидетельствах, возможно, еще одной килоновой — хотя в этом случае все гораздо сложнее. Кандидат в килоновые AT2025ulz, предположительно, возник в результате взрыва сверхновой, который произошел за несколько часов до этого.

Первая в своем роде

«Сначала, примерно три дня, вспышка выглядела в точности как первая килоновая 2017 года. Все усиленно пытались наблюдать и анализировать ее, но потом она стала больше походить на сверхновую, и некоторые астрономы оставили наблюдения — но не мы», — вспоминает профессор Манси Касливал из Калифорнийского технологического института, директор Паломарской обсерватории.

Она стала ведущим автором исследования в The Astrophysical Journal Letters, в котором приведены аргументы, что AT2025ulz — это первый в своем роде случай «суперкилоновой», то есть килоновой, спровоцированной сверхновой. О подобном событии ранее выдвигались гипотезы, но наблюдать его еще не доводилось.

18 августа 2025 года два детектора LIGO в Луизиане и Вашингтоне, а также Virgo в Италии зарегистрировали новый сигнал гравитационных волн, о чем, как принято, было дано оповещение астрономическому сообществу.

«Хотя это оповещение не было таким надежным, как другие, оно сразу привлекло наше внимание как потенциально очень любопытный кандидат. Мы продолжаем анализировать данные, и ясно, что по крайней мере один из сталкивающихся объектов легче типичной нейтронной звезды», — пояснил исполнительный директор LIGO Дэвид Райтце.

Спустя несколько часов обзорная камера Zwicky Transient Facility в Паломарской обсерватории обнаружила быстро тускнеющий красный объект в 1,3 миллиардах световых лет от нас, расположенный в том же месте, что и источник гравитационных волн. Затем туда нацелился еще десяток телескопов по всему миру.

Наблюдения подтвердили, что вспышка света быстро потускнела и светилась в красных длинах волн — точно так же, как и килоновая GW170817 восемь лет назад. В случае с той килоновой красный цвет исходил от тяжелых элементов, таких как золото — эти атомы имеют больше энергетических уровней для электронов, чем легкие элементы, поэтому они блокируют синюю часть спектра, но пропускают красную.

Через несколько дней после взрыва AT2025ulz снова начал разгораться, его свечение стало синее и в нем появились линии водорода — все это признаки сверхновой, а не килоновой (конкретно — сверхновой типа IIb с коллапсом ядра и потерей оболочки).

Обычно от сверхновых в далеких галактиках не ожидают генерации достаточного для обнаружения LIGO и Virgo количества гравитационных волн, в отличие от килоновых. Это привело некоторых астрономов к выводу, что AT2025ulz был вызван обычной, ничем не примечательной сверхновой и, по сути, не связан с сигналом гравитационных волн.

Что это было

По словам Касливал, что ее насторожило несколько моментов. AT2025ulz не походил на классическую килоновую GW170817, но и не выглядел как обычная сверхновая. Кроме того, данные LIGO/Virgo показали, что по крайней мере одна из нейтронных звезд в слиянии была легче нашего Солнца — намек на то, что одна или две небольшие нейтронные звезды могли слиться, породив килоновую.

Нейтронные звезды могут быть массой от 1,2 до трех солнечных. Меньшие (которые пока не наблюдались) теоретики объясняют двумя сценариями: либо разделение более массивной при взрыве на две части, либо образование маленькой нейтронной звезды из аккреционного диска в результате слишком быстрого вращения.

В случае AT2025ulz две новорожденные нейтронные звезды могли сблизиться по спирали и столкнуться, вспыхнув как килоновая и испустив в космос гравитационные волны. Пока килоновая вырабатывала тяжелые металлы, она изначально светилась красным светом, как и наблюдали ZTF и другие телескопы. А затем расширяющиеся обломки от первоначального взрыва сверхновой скрыли от астрономов вид на саму килоновую.

Иными словами, сверхновая могла родить нейтронные звезды-близнецы, которые затем слились, создав килоновую.

«Единственный способ, который придумали теоретики для рождения досолнечных нейтронных звезд, — это коллапс очень быстро вращающейся звезды. Если эти "запрещенные" звезды образуют пару и сливаются, испуская гравитационные волны, возможно, такое событие будет сопровождаться сверхновой, а не предстанет перед нами как "голая" килоновая», — говорит профессор Брайан Метцгер из Колумбийского университета, соавтор исследования.

Что дальше

Теория заманчива и интересна для рассмотрения, но для твердых заявлений недостаточно доказательств, признают авторы. Единственный способ проверить догадки о суперкилоновых — больше найти их.

«Последующие события килоновых могут не походить на GW170817, и их можно принять за сверхновые. Мы можем искать новые возможности в данных таких инструментов, как ZTF, а также в обсерватории Веры Рубин, и в будущих проектах, таких как космический телескоп Нэнси Роман, UVEX, Deep Synoptic Array-2000 и Cryoscope в Антарктиде. Мы не знаем наверняка, что нашли суперкилоновую, но это событие, тем не менее, открывает нам глаза на новые возможности», — заключила профессор Касливал.