Тем утром Владимир Липунов включил компьютер и увидел то, чего до него не видел никто. Шёл 2017 год. Ночью четырёхкилометровый детектор уловил гравитационный след от столкновения двух нейтронных звёзд. Липунов, посвятивший десятилетия моделированию двойных звёздных систем, оказался одним из первых, кто изучил эти данные.
Свечение после такой космической катастрофы называют килоновой. И до того памятного утра, замечает учёный, её никто не наблюдал вживую.
Но почему эта история должна волновать ювелиров? Ближе к концу выпуска Липунов почти мимоходом роняет: золото и платина в женских украшениях возникли именно при подобных слияниях. Причём речь идёт не о жалких долях процента — всё разнообразие тяжёлых элементов таблицы Менделеева рождается в расширяющемся облаке килоновой. Астрофизик не стал разворачивать длинных доказательств, просто констатировал факт как нечто само собой разумеющееся и пошёл дальше. Однако нарисованная им картина не выходит из головы.
Для начала представим сам объект. Нейтронная звезда в описании Липунова — это фактически гигантское атомное ядро: примерно 10⁵⁸ нейтронов и протонов, спрессованных гравитацией. Обычные тяжёлые ядра крайне нестабильны. Стоит упаковать в ядро слишком много протонов, и электрическое отталкивание разорвёт его на части, ведь ядерные силы действуют лишь на мизерных расстояниях. Такое ядро распадается за миллисекунды. И только колоссальное тяготение целой звезды не даёт этому сгустку разлететься.
А теперь представьте, как две такие звезды бешено кружатся друг вокруг друга, разгоняются всё сильнее и сталкиваются. В итоге получается либо чёрная дыра, либо массивная нейтронная звезда. Но главное препятствие здесь — именно вращение. Центробежные силы оказываются мощнее гравитации, поэтому природе приходится выбросить наружу наиболее раскрученную часть вещества. Это примерно 1% массы звезды, зато на него приходится 90% вращательного момента.
Что представляет собой этот выброшенный процент? В первые микросекунды — чистое ядерное вещество. Протоны и электроны уже слились в нейтроны, и свободные нейтроны начинают лавинообразно соединяться в тяжёлые ядра. Липунов называет это процессом быстрого «склеивания» тяжёлых ядер. Именно отсюда, по его словам, во Вселенной и берутся тяжёлые элементы.
Затем всё это разлетается по космосу. Скорость расширения облака достигает 100 000 км/с. Вспышка сверхновой разворачивается в десять раз медленнее, а обычной новой — медленнее ещё на порядок.
Статья в журнале Nature за февраль 2024 года, подготовленная Юйханем Яном и его коллегами, отлично показывает, как астрофизики исследуют такие события сегодня. Смоделировав необычно долгий гамма-всплеск, исследователи выяснили, что он породил килонову, богатую лантаноидами — семейством тяжёлых элементов. В основе этой вспышки лежало слияние либо двух нейтронных звёзд, либо нейтронной звезды с чёрной дырой.
Главным наблюдательным подтверждением всей этой картины для Липунова стали события 2017 года. Причём к этому открытию он шёл много лет: созданная его группой численная модель двойных звёзд предсказала такие слияния задолго до их фиксации приборами. В «искусственной Вселенной» Липунова пары нейтронных звёзд рождались задолго до того, как астрономы увидели первую реальную вспышку. Ещё в 1995 году его команда опубликовала карту гравитационно-волнового неба, рассчитывая, что приборы смогут регистрировать по несколько слияний ежегодно.
Так что любое золотое кольцо — это космический осколок. Несколько секунд колоссального катаклизма между двумя крошечными невидимыми звёздами выбросили вещество на трети скорости света. Оно странствовало по космосу, пока не вошло в состав нашей планеты.
так у девушек, видите, золотые там, сергиевые, эти все, платино там, особенно платье, это именно те самые металлы, которые образовались в результате этого слияния
— Владимир Липунов, «Основа», 61:56
Ведущий отреагировал на это одним словом: «Завораживает». А Липунов тем временем всё ещё подсчитывал космические скорости.
