Астрофизики предложили дополнительный канал обнаружения слияний нейтронных звёзд, который не зависит от направления главного гамма-излучения. По итогам численного моделирования поведения вещества вокруг джетов, возникающих при столкновении, авторы исследования показали, что такие события могут сопровождаться короткими рентгеновскими вспышками. Расчёты дают диапазон длительности от одной до десяти секунд и рентгеновскую светимость порядка 10⁴⁶–10⁴⁸ эрг/с. Это открывает возможность регистрировать слияния, даже когда телескопы гамма-диапазона их «пропустили», и дополняет существующие методы поиска событий, сопровождающихся гравитационными волнами.

Почему гамма-телескопы пропускают часть слияний

Ключевая трудность состоит в геометрии излучения: короткие гамма-всплески испускаются узкими конусами. Если джет, рождённый при слиянии, направлен в сторону от Земли, сам гамма-всплеск может остаться незамеченным, хотя столкновение уже произошло. Для наблюдателя это означает «слепое» окно: гравитационно-волновой сигнал и последующие оптические проявления могут фиксироваться, тогда как характерный гамма-маркер отсутствует. Именно эту асимметрию авторы работы пытаются компенсировать за счёт рентгеновского следа, который формируется независимо от ориентации узкого джета.

Механизм рентгеновского «кокона»

По выбросу при столкновении вещество взаимодействует с джетом и образует вокруг него горячую оболочку. По мере расширения этот кокон остывает и высвобождает накопленную тепловую энергию, в том числе в виде мягкого рентгеновского излучения. В отличие от узконаправленного гамма-всплеска, такой сигнал имеет более широкую угловую структуру, поэтому его можно зафиксировать даже при наблюдении под углом к оси джета. Исследователи предлагают именно этот рентгеновский след искать в качестве альтернативного или дополнительного маркера слияния, а не полагаться исключительно на гамма-излучение.

Что показали модели: времена и светимость

Учёные смоделировали распространение джета сквозь вещество, выброшенное при слиянии, и рассчитали ожидаемое излучение для разных углов наблюдения. В типичном сценарии рентгеновская вспышка быстро нарастает примерно за 0,3 секунды, а затем продолжается от 1 до 10 секунд. По мере увеличения угла между направлением джета и наблюдателем вспышка становится слабее и короче: сигнал теряет пиковую светимость и сжимается по времени, что важно учитывать при настройке триггеров телескопов.

Перспективы для обсерватории Einstein Probe

Расчёты указывают, что широкоугольный рентгеновский телескоп WXT на борту китайской космической обсерватории Einstein Probe потенциально способен обнаруживать такие события на расстояниях до красного смещения z ≈ 0,3, если угол наблюдения составляет около 10°. Для наблюдателей, расположенных дальше от оси джета, сигнал слабее: при угле 45° пиковая рентгеновская светимость снижается примерно до 10⁴⁵ эрг/с, и регистрация становится возможной главным образом для близких событий, сопоставимых по удалённости с слиянием GW170817 на расстоянии около 40 мегапарсек. В базовом сценарии авторы оценивают ожидаемую частоту обнаружений телескопом Einstein Probe примерно в 0,5 события в год.

Как проверить происхождение сигнала

Исследователи также предполагают, что часть быстрых рентгеновских транзиентов — вспышек, которые внезапно появляются и быстро угасают, — сейчас остаётся без убедительного объяснения и потенциально может относиться к рассматриваемому классу событий. Если подобную вспышку удастся связать с гравитационно-волновым сигналом, последующие наблюдения в ультрафиолетовом, оптическом и инфракрасном диапазонах помогут обнаружить свечение распадающегося вещества, выброшенного при слиянии, и послесвечение джета. Совпадение этих признаков позволит проверить происхождение рентгеновского сигнала. Окончательно подтвердить расчёты и установить, насколько часто такие вспышки встречаются в действительности, предстоит непосредственным наблюдениям.