Вчені виявили об’єкт, що летить майже зі швидкістю світла

Вчені Каліфорнійського університету виявили релятивістський струмінь, який летить у космосі зі швидкістю, що перевищує 0,9997 швидкості світла. Об’єкт був породжений зіткненням двох нейтронних зірок, в результаті якого стався вибух, який можна порівняти зі спалахом наднової. Про це повідомляється у статті, опублікованій у журналі Nature.

Катастрофічна подія GW170817 спостерігалася в серпні 2017 року, при цьому вона виявилася першим явищем такого роду, зафіксованим одночасно за допомогою гравітаційних хвиль та гамма-випромінювання. GW170817 спалахнуло в еліптичній галактиці NGC 4993, що знаходиться в сузір’ї Гідра на відстані 130,5 мільйона світлових років. Астрономи провели аналіз даних, отриманих при спостереженні за допомогою космічного телескопа Хаббла, космічного телескопа Gaia і радіотелескопа HSA (High Sensitivity Array), що дозволило з високою точністю визначити місце розташування на небі як спалаху, так і післясвітлення.

Дані Gaia показують, що координати післясвітлення були зсунуті щодо спалаху на 2,41 і 5,07 мілісекунди дуги через 75 і 230 днів після злиття відповідно. Післясвічення відповідає релятивістському струменю (джету) плазми, яка рухалася з швидкістю, що здається, дорівнює спочатку 7,6 швидкості світла, а потім опустилася до 5,2 швидкості світла. Спостереження телескопа Хаббла і HSA між 75 і 230 днем ​​дають значення швидкості швидкості 4,7 і 4,1 швидкості світла відповідно.

Уявний надсвітловий рух об’єкта пояснюється його швидким переміщенням у бік спостерігача під дуже малим кутом, а також тимчасовою затримкою, що зменшується, між фактичним положенням об’єкта і спостереженням цього положення. В даному випадку кут струменя по відношенню до променя зору Землі не може бути більшим за 24 градуси. Ще однією важливою характеристикою «надсвітлових» струменів є Лоренц-фактор, що показує, у скільки разів здається швидкість більш істинною, тобто досвітлової швидкості струменя.

Дослідники оцінили Лоренц-фактор та кут до променю зору спостерігача різних компонентів струменя. Так, кокон (також званий крилом) струменя, що виник при взаємодії джета з викидами від зіткнення нейтронних зірок, на 75-й день після злиття мав Лоренц-фактор, приблизно рівний 4,5, і кут 13 градусів. Лоренц-фактор серцевини струменя на 230-й день дорівнював приблизно 4,7, а кут – 21,3 градуса.

Приблизно такий же результат демонструють гідродинамічні моделі структурованого струменя, що взаємодіє з навколозоряною речовиною. Моделювання підтвердило, що дійсна швидкість струменя становить 99,97 відсотка від швидкості світла. Це значення чітко відрізняє GW170817 від рентгенівських подвійних систем, а також активних ядер галактик та приливних подій руйнування, які не здатні прискорити речовину до такої швидкості.