Когда две нейтронные звезды сталкиваются, рождается вспышка, которая светит как миллион Солнц. В 2017 году астрономы впервые увидели такую вспышку — событие AT2017gfo. Теперь ученые построили компьютерные модели, чтобы понять, как именно возникает этот свет.
В новом исследовании смоделировали разные варианты столкновений: меняли массы звезд, их общую массу и свойства вещества. Внимание сосредоточили на свете, который уходит вдоль оси вращения — именно его мы видим, если смотрим на вспышку сверху. Оказалось, что в спектре появляются яркие линии от элементов стронция, лантана, гадолиния и церия. Эти линии похожи на те, что наблюдались у AT2017gfo, хотя в моделях они смещены в синюю сторону.
Интересно, что яркость вспышки зависит от количества выброшенного вещества, а вот сам вид спектра почти не меняется от того, как именно столкнулись звезды. Это значит, что даже только динамический выброс — вещество, выброшенное в момент удара, — может объяснить многие особенности AT2017gfo на ранних стадиях. Но чтобы полностью разобраться, нужны будущие модели с другими компонентами выброса.
Такие исследования помогают понять, откуда во Вселенной берутся тяжелые элементы — золото, платина, уран. Ведь именно в таких столкновениях они и рождаются.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.22671
We present 3D kilonova radiative transfer simulations for a series of binary neutron star merger models. The masses of the neutron stars are varied as well as the total mass of the system and two different equations of state were used (SFHO and DD2), producing a range in dynamical ejecta masses and elemental abundance patterns. In this paper, we focus on the bolometric light curves and spectra in the polar direction for comparison with observations of the kilonova AT2017gfo. We calculate line-by-line opacities and include new calibrated lanthanide atomic data. All of the simulated spectra show strong features from Sr II, La III, Gd III and Ce III, which appear to correspond to features identified in AT2017gfo, although the simulated features are generally more blueshifted. The models with the lowest lanthanide fraction in the polar direction also show a Y II feature. Ce III, Ce II, Nd III and Nd II play an important role in shaping the spectral continuum. While the bolometric luminosities in the polar direction vary with the ejecta mass of each model, we find only little sensitivity of the spectral properties to the merger configuration. Our study demonstrates that dynamical ejecta alone can reproduce (although at earlier times) many spectral properties of AT2017gfo, suggesting dynamical ejecta may have a strong impact on the early spectral evolution. However, future simulations are needed to also elucidate the role of other ejecta components for shaping the kilonova spectrum.
В спектре килоновой нашли линии церия и неодима — элементов, которые мы используем в зажигалках и магнитах.