Столкновение нейтронных звёзд светилось в рентгене 10 минут, а не полсекунды

Обычно столкновения нейтронных звезд заявляют о себе менее чем за две секунды: всплеск гамма-излучения, затем затухающее послесвечение. Одно столкновение на расстоянии шести миллиардов световых лет следовало этому сценарию менее полусекунды. Затем, вместо того чтобы затихнуть, оно продолжало излучать рентгеновские лучи почти десять минут.

Спутник Einstein Probe (Китай) зафиксировал всю последовательность, и это самая продолжительная прямая рентгеновская вспышка, когда-либо зарегистрированная от слияния нейтронных звезд. Международная команда, стоящая за исследованием, которое стало обложкой журнала Science Bulletin, утверждает, что дополнительные минуты возникли из-за того, что осталось после столкновения. Самый вероятный виновник — магнетар, новорожденная нейтронная звезда, быстро вращающаяся и обладающая магнитным полем, достаточно сильным, чтобы продолжать подпитывать взрыв энергией. Если они правы, гамма-обсерватории до сих пор улавливали только начальный такт этих столкновений.

Это важно далеко за пределами одного события. Слияния нейтронных звезд — это место, где Вселенная создает тяжелые элементы, такие как золото и платина, и они сотрясают пространство-время настолько сильно, что детекторы гравитационных волн на Земле могут это почувствовать. То, что остается после столкновения — черная дыра или сверхнамагниченная нейтронная звезда — говорит физикам, сколько материи можно сжать вместе, прежде чем гравитация победит.

Как полусекундная вспышка превратилась в десять минут

Событие носит два названия: EP250704a в рентгеновском диапазоне и GRB 250704B в гамма-диапазоне, поскольку его одновременно наблюдали три космических аппарата. Китайско-французская миссия SVOM и китайская обсерватория Insight-HXMT зарегистрировали гамма-вспышку, в то время как широкоугольный рентгеновский телескоп Einstein Probe наблюдал ту же область в мягких, низкоэнергетических рентгеновских лучах.

Большинство рентгеновских телескопов имеют узкое поле зрения и наводятся на вспышку только после того, как детектор гамма-излучения подаст сигнал тревоги, поэтому самые ранние рентгеновские лучи обычно исчезают к моменту их наблюдения. Einstein Probe использует оптику «лобстер-ай», которая непрерывно сканирует большой участок неба, что означало, что он уже наблюдал, когда произошло столкновение.

«Событие изначально выглядело как обычная короткая гамма-вспышка, породившая яркую вспышку длительностью менее полусекунды, — сказал Ан Ли (An Li), аспирант Пекинского педагогического университета, который был дежурным по транзиентам миссии. — Однако вместо того чтобы угаснуть, источник продолжал испускать серии мягких рентгеновских лучей почти десять минут».

Задача определить источник выпала на долю Никколо Пассалевы (Niccolò Passaleva), аспиранта из группы Элеоноры Трои (Eleonora Troja) в Университете Тор Вергата в Риме. «Я ехал домой на поезде, и вдруг мне пришлось в спешке, чтобы успеть, заполучить один из крупнейших телескопов в мире со своего ноутбука», — сказал он. В течение нескольких минут Очень Большой Телескоп Европейской южной обсерватории в Чили был нацелен на затухающее свечение.

Его спектрограф X-Shooter разложил свет на составляющие цвета и обнаружил линии поглощения, которые дали красное смещение 0,661 — меру того, насколько расширяющаяся Вселенная растянула свет на пути к нам. Это помещает взрыв на расстояние более шести миллиардов световых лет: он произошел до того, как появились Солнце и его планеты.

Почему это была не умирающая звезда

Длинные рентгеновские вспышки сами по себе не новы. Массивные звезды, коллапсирующие в конце своей жизни, также производят длительные вспышки, и эти смерти сопровождаются сверхновой. Поэтому команда использовала камеру FORS2 на VLT, чтобы найти сверхновую на глубоких снимках родительской галактики. Они ничего не нашли.

Расстояние, отсутствие сверхновой и свойства самой вспышки вместе указывают на слияние компактных объектов — общий термин для нейтронных звезд и черных дыр. Рентгеновские лучи также вели себя так, что учебная картина не может объяснить. Вместо резкого всплеска от падения вещества на остаток, за которым следует плавно затухающее послесвечение от расширяющегося взрыва, излучение мерцало и меняло свой спектр в течение минут. По словам команды, такая картина означает, что центральный двигатель продолжал работать еще долго после того, как гамма-лучи прекратились.

«Одно из возможных объяснений состоит в том, что слияние породило быстро вращающуюся, сильно намагниченную нейтронную звезду, известную как магнетар, которая питала расширенное рентгеновское излучение и продолжала впрыскивать энергию», — сказала И-Хань Айрис Инь (Yi-Han Iris Yin), аспирантка Гонконгского университета, руководившая анализом высокоэнергетического излучения.

0,4 секунды гамма-лучей, 560 секунд рентгена

Цифры объясняют, почему астрономы упускали эту фазу. Гамма-вспышка длилась около 0,4 секунды. Мягкие рентгеновские лучи длились примерно 560 секунд, то есть примерно в 1400 раз дольше. Более ранние работы предполагали, что около 30% коротких гамма-всплесков могут скрывать управляемую двигателем рентгеновскую фазу продолжительностью около 100 секунд, судя по тому, как быстро затухали их послесвечения, но никто не видел этого напрямую. Эта вспышка длилась более чем в пять раз дольше этих оценок.

«Хотя это длительное излучение несло значительную энергию, его спектр был настолько мягким, что для всплеска на таком типичном космологическом расстоянии он остался бы ниже порога обнаружения обычных гамма-инструментов, таких как телескоп Swift Burst Alert Telescope», — отмечает Бинь-Бинь Чжан (Bin-Bin Zhang) из Нанкинского университета, соавтор-корреспондент. Другими словами, более ранние миссии зарегистрировали бы совершенно обычную полусекундную вспышку.

Магнетар подходит под такое поведение. Нейтронная звезда упаковывает массу больше Солнца в шар диаметром около 20 километров, примерно размером с город, а магнитное поле магнетара примерно в тысячу раз сильнее, чем у обычной нейтронной звезды. «Магнетары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды с огромными магнитными полями. Когда они сбрасывают свою магнитную энергию в окружающее пространство, они могут сделать любой взрыв ярче и продолжительнее», — отмечает Троя, один из соавторов-корреспондентов статьи. «Когда я увидела рентгеновские данные этого нового события, я поняла, что что-то не так».

Что это не проясняет

Магнетар — это интерпретация, а не наблюдение. Исследователи называют его наиболее вероятным объяснением, и сам заголовок статьи осторожен, говоря о «слиянии компактных объектов», а не называя пару. Столкновение нейтронной звезды с черной дырой также подпадает под этот термин.

Нет сигнала гравитационных волн, чтобы разрешить вопрос. На расстоянии шести миллиардов световых лет столкновение находилось далеко за пределами досягаемости современных детекторов, которые могут слышать слияния нейтронных звезд только на расстоянии до нескольких сотен миллионов световых лет. Доводы в пользу слияния основываются на отсутствии сверхновой и на свойствах вспышки, которые являются вескими, но косвенными доказательствами.

Это также единичное событие. Более ранние кандидаты затухали слишком быстро для анализа, поэтому пока никто не знает, сколько коротких всплесков скрывают рентгеновскую фазу или сколько из них оставляют магнетар, а не черную дыру. Команда подозревает, что это явление распространено; только большая выборка может это показать.

Часто задаваемые вопросы о слияниях нейтронных звезд и магнетарах

Что такое магнетар?

Магнетар — это нейтронная звезда с экстремальным магнитным полем, примерно в тысячу раз сильнее, чем у обычной нейтронной звезды. Молодые магнетары быстро вращаются, и, теряя магнитную энергию, они могут подпитывать окружающую среду, делая взрыв ярче и продолжительнее.

Что такое короткий гамма-всплеск?

Короткий гамма-всплеск — это вспышка высокоэнергетического излучения, длящаяся менее двух секунд. Считается, что большинство из них происходит от столкновений двух нейтронных звезд или нейтронной звезды с черной дырой. Более длинные всплески обычно возникают при коллапсе массивных звезд и сопровождаются сверхновой.

Как далеко было это столкновение нейтронных звезд?

Свет путешествовал более шести миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Команда измерила красное смещение 0,661 с помощью спектрографа X-Shooter на Очень Большом Телескопе, что означает, что взрыв произошел до того, как сформировались Солнце и планеты.

Что такое Einstein Probe?

Einstein Probe — это возглавляемый Китаем рентгеновский космический телескоп, созданный с партнерами, включая Европейское космическое агентство и Институт внеземной физики Макса Планка в Германии. Его широкоугольный телескоп сканирует большие области неба в мягких рентгеновских лучах и обнаружил сотни кратких рентгеновских вспышек из далеких галактик.

Что дальше

Событие было зафиксировано 4 июля 2025 года, а статья появилась в Science Bulletin в 2026 году. Einstein Probe, находящийся на орбите с января 2024 года, продолжает сканировать небо, и каждая новая быстрая рентгеновская вспышка с измеренным расстоянием пополняет выборку, необходимую команде.

Более крупная цель — совпадение с гравитационными волнами. С 2017 года, когда слияние нейтронных звезд было впервые замечено как в гравитационных волнах, так и в свете, астрономы ищут больше сигналов, которые могут путешествовать вместе с этими рябью. «Я очень рад предстоящему циклу наблюдений гравитационных волн, когда мы наконец сможем сопоставить одну из этих рентгеновских вспышек с всплеском гравитационных волн от того же источника», — сказал Пассалева. Более близкое слияние, зафиксированное в обоих режимах, покажет точно, что осталось после столкновения.

Ссылка: Li, Wang, Passaleva, An et al., «Minutes-long soft X-ray prompt emission from a compact object merger,» Science Bulletin, 2026. DOI: 10.1016/j.scib.2026.08.021

Теги: Very Large Telescope, Einstein Probe, Eleonora Troja, гамма-всплески, магнетар, нейтронные звёзды