Астрофізики запропонували додатковий канал виявлення злиттів нейтронних зір, який не залежить від напрямку головного гамма-випромінювання. За підсумками чисельного моделювання поведінки речовини навколо джетів, що виникають під час зіткнення, автори дослідження показали, що такі події можуть супроводжуватися короткими рентгенівськими спалахами. Розрахунки дають діапазон тривалості від одної до десяти секунд і рентгенівську світність порядку 10⁴⁶–10⁴⁸ ерг/с. Це відкриває можливість реєструвати злиття, навіть коли телескопи гамма-діапазону їх «пропустили», і доповнює наявні методи пошуку подій, що супроводжуються гравітаційними хвилями.

Чому гамма-телескопи пропускають частину злиттів

Ключова складність полягає в геометрії випромінювання: короткі гамма-сплески випускаються вузькими конусами. Якщо джет, народжений при злитті, спрямований убік від Землі, сам гамма-сплеск може залишитися непоміченим, хоча зіткнення вже відбулося. Для спостерігача це означає «сліпе» вікно: гравітаційно-хвильовий сигнал і подальші оптичні прояви можуть фіксуватися, тоді як характерний гамма-маркер відсутній. Саме цю асиметрію автори роботи намагаються компенсувати за рахунок рентгенівського сліду, який формується незалежно від орієнтації вузького джета.

Механізм рентгенівського «кокона»

Щодо викиду при зіткненні, речовина взаємодіє з джетом і утворює навколо нього гарячу оболонку. У міру розширення цей кокон остигає і вивільняє накопичену теплову енергію, зокрема у вигляді м'якого рентгенівського випромінювання. На відміну від вузькоспрямованого гамма-сплеску, такий сигнал має ширшу кутову структуру, тому його можна зафіксувати навіть при спостереженні під кутом до осі джета. Дослідники пропонують саме цей рентгенівський слід шукати як альтернативний або додатковий маркер злиття, а не покладатися виключно на гамма-випромінювання.

Що показали моделі: часи та світність

Вчені змоделювали поширення джета крізь речовину, викинуту під час злиття, і розрахували очікуване випромінювання для різних кутів спостереження. У типовому сценарії рентгенівський спалах швидко наростає приблизно за 0,3 секунди, а потім триває від 1 до 10 секунд. У міру збільшення кута між напрямком джета і спостерігачем спалах стає слабшим і коротшим: сигнал втрачає пікову світність і стискається за часом, що важливо враховувати при налаштуванні тригерів телескопів.

Перспективи для обсерваторії Einstein Probe

Розрахунки вказують, що ширококутний рентгенівський телескоп WXT на борту китайської космічної обсерваторії Einstein Probe потенційно здатен виявляти такі події на відстанях до червоного зміщення z ≈ 0,3, якщо кут спостереження становить близько 10°. Для спостерігачів, розташованих далі від осі джета, сигнал слабший: за кута 45° пікова рентгенівська світність знижується приблизно до 10⁴⁵ ерг/с, і реєстрація стає можливою головним чином для близьких подій, зіставних за віддаленістю зі злиттям GW170817 на відстані близько 40 мегапарсек. У базовому сценарії автори оцінюють очікувану частоту виявлень телескопом Einstein Probe приблизно в 0,5 події на рік.

Як перевірити походження сигналу

Дослідники також припускають, що частина швидких рентгенівських транзиєнтів — спалахів, які раптово з'являються і швидко згасають, — зараз залишається без переконливого пояснення і потенційно може належати до розглянутого класу подій. Якщо подібний спалах вдасться пов'язати з гравітаційно-хвильовим сигналом, подальші спостереження в ультрафіолетовому, оптичному та інфрачервоному діапазонах допоможуть виявити світіння речовини, що розпадається, викинутої при злитті, та післясвітіння джета. Збіг цих ознак дозволить перевірити походження рентгенівського сигналу. Остаточно підтвердити розрахунки і встановити, наскільки часто такі спалахи трапляються насправді, належить безпосереднім спостереженням.