Представьте себе два волчка, запущенных на столе. Если они вращаются в одну сторону, их общее вращение велико; если навстречу друг другу — суммарное вращение может быть нулевым, хотя каждый волчок по отдельности вертится быстро. В паре нейтронных звёзд, сближающихся перед слиянием, роль таких волчков играют их собственные вращения — спины. Гравитационные волны, которые испускает эта пара, в первом приближении зависят только от среднего суммарного вращения, так называемого эффективного спина. Но что, если спины звёзд разные, а их сумма одна и та же? Новое исследование показывает: выбросы вещества, синтез тяжёлых элементов и яркость килоновой — вспышки после слияния — меняются кардинально.
Авторы провели серию численных симуляций слияний нейтронных звёзд с разными массами и конфигурациями спинов, но при этом фиксировали эффективный спин равным нулю. Оказалось, что масса динамических выбросов — вещества, выброшенного за секунды слияния — может различаться в 45 раз. Выход элементов тяжелее бария различается более чем на два порядка, а в моделях с быстрым коллапсом в чёрную дыру — более чем на четыре порядка. Это как если бы два завода с одинаковой суммарной мощностью двигателей производили бы в десятки раз разное количество продукции.
Килоновая сохраняет этот отпечаток: пиковая яркость отличается до 0,9 звёздной величины, а цвет в одну эпоху — до 1,5 величины. На расстоянии 40 мегапарсек все три пары с нулевым эффективным спином остаются наблюдаемыми одновременно в оптических и инфракрасных полосах при любом угле зрения. Это значит, что электромагнитные наблюдения способны различить пары с одинаковым эффективным спином, но разными индивидуальными спинами, что открывает путь к уточнению истории формирования таких систем.
Работа показывает, что индивидуальные спины нейтронных звёзд — не просто деталь гравитационного сигнала, а ключевой фактор, определяющий судьбу выбросов и свечения. Это первое систематическое доказательство того, что пары с одинаковым эффективным спином могут производить кардинально разные электромагнитные сигналы. Среди соседних исследований, которые изучали влияние вращения на выбросы и килоновые, эта работа выделяется тем, что впервые фиксирует эффективный спин и варьирует индивидуальные спины, а также включает нейтринное поглощение и анализ всех каналов выбросов. Это позволяет разорвать вырождение между спинами, которое ограничивает интерпретацию гравитационных наблюдений.
В одной из моделей с противонаправленными спинами быстрые выбросы (со скоростью более 0,6 скорости света) достигают массы около тысячной массы Солнца — это в десятки раз больше, чем в типичных слияниях без вращения. Такие выбросы могут быть источником самых быстрых компонентов килоновой.
В романе Артура Кларка «Свидание с Рамой» инопланетный корабль использует гравитационный манёвр у Солнца, меняя свою траекторию. Слияния нейтронных звёзд — естественная версия такого манёвра: спины звёзд, как невидимые гироскопы, направляют потоки вещества и определяют судьбу системы.