Космические сирены: как гамма-всплески выдают слияния звёзд экспресс
Два нейтронных ядра сталкиваются, и пространство вокруг них дрожит, как поверхность пруда от брошенного камня. Эту дрожь ловят огромные детекторы гравитационных волн. А если при столкновении выбрасывается узкий луч гамма-излучения, его видят космические телескопы как короткий гамма-всплеск.
Оба сигнала рассказывают об одном и том же событии, но не всегда совпадают по числу. Свежие данные с детекторов LIGO, Virgo и KAGRA показали меньше слияний нейтронных звёзд, чем ожидалось по числу гамма-всплесков. Астрофизики проверили: можно ли объяснить разницу, если струи плазмы при слиянии летят не во все стороны, а только под определённым углом.
Оказалось, что если больше половины слияний нейтронных звёзд запускают струю с углом раскрытия хотя бы 10 градусов, то число гамма-всплесков и гравитационных сигналов сходится. А вот для узких струй в 6 градусов потребовалось бы, чтобы гамма-всплесков было меньше, чем показывают некоторые оценки.
Слияния нейтронных звёзд с чёрными дырами тоже вносят вклад, но небольшой — примерно 6–16% от всех коротких гамма-всплесков. Они не могут объяснить самые высокие оценки частоты всплесков, но и не мешают общей картине.
Так что пока данные не противоречат друг другу. Главными источниками коротких гамма-всплесков остаются слияния двух нейтронных звёзд, а их струи чаще бывают широкими, чем узкими.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.05046
Gravitational wave (GW) and short Gamma Ray Burst (sGRB) observations provide us with complementary views of compact object mergers. The paucity of binary neutron star merger (BNS) detections in the latest LIGO/Virgo/KAGRA (LVK) observing run raises the question of whether the GW merger rates are sufficient to explain the observed sGRB rate with compact object mergers alone. We investigate this connection using the latest merger rate constraints from the fourth LVK observing run (O4) and published estimates of the local sGRB rate density. For an observed sGRB rate density of $$ \sim 1-7~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$, if $$>55\%$$ of BNS mergers can successfully launch a jet, we find that the current LVK BNS merger rate can be reconciled with a sGRB merger population containing a significant fraction of relatively wide jets with core half-opening angles $$\theta_j \geq 10^\circ$$. Meanwhile, a narrow jet population ($$\theta_j \sim 6^\circ$$) can only be matched with the O4 neutron star merger rate estimates for an observed sGRB rate density of $$\lesssim 1~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$, which is broadly consistent with several of the latest available estimates. We also find that neutron star-black hole mergers (NSBH) are expected to be a subdominant component of the sGRB population compared to BNS mergers, and they cannot help reconcile some of the highest available sGRB rate ($$ >7~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$) with the GW rate estimates. However, they can still substantially contribute to the sGRB population, comprising $$\sim 6-16\%$$ of it for an observed sGRB rate density of $$\sim 1-3~\mathrm{Gpc^{-3}\,yr^{-1}}$$. Overall, our results indicate that present GW and sGRB observations remain broadly consistent with BNS mergers as the main progenitors of sGRBs.
Короткий гамма-всплеск длится меньше двух секунд, но за это время выделяет столько энергии, сколько Солнце испустит за всю свою жизнь.
В фильме «Интерстеллар» слияние чёрных дыр вызывает гравитационные волны, которые герои используют для связи — похожий принцип лежит в основе наблюдений за слияниями нейтронных звёзд.