A tudósok a történelem során először rögzítették a gravitációs hullámokat két neutroncsillag - a Nap tömegével és Moszkva méretével - túlterhelt tárgyak összeolvadásával. Az eredményül kapott gamma-sugárzás és a kilonova-robbanást körülbelül 70 földi és űrmegfigyelő intézet figyelt meg - képesek voltak látni a nehéz elemek, köztük az arany és a platina szintézisének a teoretikusok által megjósolt folyamatát, és megerősítették a rejtélyes rövid gamma-sugárkitörések természetére vonatkozó hipotézisek helyességét, jelentette az együttműködés sajtószolgálata. LIGO / Szűz, az Európai Déli Obszervatórium és a Los Cumbres Obszervatórium. A megfigyelési eredmények fényt deríthetnek a neutroncsillagok szerkezetének rejtélyére és a nehéz elemek kialakulására az univerzumban.
2017. augusztus 17-én reggel (az Egyesült Államok keleti partjának ideje szerint 8:41 órakor, amikor 15:41 volt Moszkvában) az automatikus rendszerek a LIGO gravitációs hullámmegfigyelő központ két detektorának egyikén regisztrálták egy gravitációs hullám érkezését az űrből. A jel GW170817 megjelöléssel rendelkezik, ez volt az ötödik eset a gravitációs hullámok rögzítésekor 2015 óta, mióta ezeket először rögzítették. Alig három nappal korábban a LIGO obszervatórium először "hallotta" a gravitációs hullámot a Virgo európai projekttel együtt.
Ezúttal, csak két másodperccel a gravitációs esemény után, a Fermi űrteleszkóp gammasugár-robbanást észlelt a déli égbolton. Szinte ugyanabban a pillanatban az INTEGRAL európai-orosz űrmegfigyelő központ látta a kitörést.
A LIGO megfigyelőközpont automatikus adatelemző rendszerei arra a következtetésre jutottak, hogy e két esemény egybeesése rendkívül valószínűtlen. A kiegészítő információk keresése során felfedezték, hogy a gravitációs hullámot a második LIGO-detektor, valamint a Szűz Európai Gravitációs Megfigyelő Intézet látta. A csillagászokat szerte a világon figyelmeztették a gravitációs hullámok és a gamma-sugárzás forrásainak vadászatára, számos obszervatórium, köztük az Európai Déli Obszervatórium és a Hubble Űrtávcső megkezdődött.
A kilonova fényességének és színének megváltoztatása a robbanás után.
A feladat nem volt könnyű - a LIGO / Szűz, a Fermi és az INTEGRAL összesített adatai lehetővé tették a 35 négyzet fokos terület kijelölését - ez körülbelül több száz holdlemez nagysága. Csak 11 órával később, egy chilei, egy méteres tükörrel ellátott Swope távcső készítette az első képet az állítólagos forrásról - nagyon fényes csillagnak tűnt az NGC 4993 elliptikus galaxis mellett, a Hydra csillagképben. A következő öt nap során a forrás fényereje húszszor csökkent, és a szín fokozatosan kékről pirosra vált. Az idő alatt az objektumot sok távcső megfigyelte, a röntgen és az infravörös tartományban, egészen addig, amíg szeptemberben a galaxis túl közel volt a Naphoz, és megközelíthetetlenné vált.
A tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy a kitörés forrása az NGC 4993 galaxisban található, mintegy 130 millió fényév távolságban a Földtől. Hihetetlenül közel van, eddig a gravitációs hullámok fénymilliárd milliárd távolságból érkeztek hozzánk. Ennek a közelségnek köszönhetően hallottuk őket. A hullám forrása két tárgy összeolvadása volt, amelyek tömege 1,1 és 1,6 között változott - ezek csak neutron csillagok lehetnek.
Fotó a gravitációs hullámok forrásáról - NGC 4993, vakuval a közepén.
Promóciós videó:
Maga a robbanás nagyon hosszú ideig "hangzott" - körülbelül 100 másodpercig, a fekete lyukak összeolvadása másodperc töredékéig tartó robbanásokat eredményezett. Egy pár neutroncsillag körbefordult a közös tömegközéppont körül, fokozatosan veszteséggel az energiát gravitációs hullámok formájában és összefonódva. Amikor a távolságot 300 kilométerre csökkentették, a gravitációs hullámok elég erőssé váltak, hogy elérjék a LIGO / Szűz gravitációs detektorok érzékenységi zónáját. Amikor két neutroncsillag összeolvad egy kompakt objektumban (neutroncsillag vagy fekete lyuk), a gammasugárzás erőteljes robbanása következik be.
A csillagászok ezeket a gamma-sugár-töréseket rövid gamma-sugár-töréseknek hívják, a gamma-távcsövek hetente kb. Ha a hosszú GRB-k természete érthetőbb (forrásuk szupernóva-robbanások), nem volt konszenzus a rövid sorozatforrásokról. Volt egy hipotézis, hogy ezeket a neutroncsillagok összeolvadása generálja.
Most a tudósok először tudták megerősíteni ezt a hipotézist, mert a gravitációs hullámoknak köszönhetően tudjuk az összeolvadt komponensek tömegét, ami bizonyítja, hogy ezek pontosan neutroncsillagok.
„Évtizedek óta azt gyanítottuk, hogy a rövid GRB-k összekapcsolják a neutroncsillagokat. Most, a LIGO és a Virgo ezen eseményről származó adatainak köszönhetően van válaszunk. A gravitációs hullámok azt mondják nekünk, hogy az egyesített tárgyak tömege neutroncsillagoknak felel meg, és a gammasugár-robbanás azt mondja nekünk, hogy ezek a tárgyak alig lehetnek fekete lyukak, mivel a fekete lyukak ütközésének nem szabad sugárzást generálnia - mondta Julie McEnery, a Fermi Központ projekt tisztje. űrrepülés, a NASA nevű Goddard.
Ezenkívül az űrhajósok először kaptak egyértelmű megerősítést kilon (vagy „makron”) fáklyák létezéséről, amelyek mintegy 1000-szer erősebbek, mint a hagyományos nova fáklyák. A teoretikusok azt jósolták, hogy a kilonovok a neutroncsillagok vagy egy neutroncsillag és egy fekete lyuk összeolvadásából származhatnak.
Ez elindítja a nehéz elemek szintézisét, a neutronok magok általi elfogásával (r-folyamat), amelynek eredményeként számos nehéz elem, például arany, platina vagy urán jelent meg az univerzumban.
A tudósok szerint egy kilonova egy robbanásával hatalmas mennyiségű arany jöhet létre - akár a hold tömegének tízszeresére is. Eddig csak egy eseményt figyeltek meg, amely kilonova robbanás lehet.
A csillagászok most először nemcsak a kilonova születését, hanem "munkájának" termékeit is megfigyelték. A Hubble és a VLT (Very Large Telescope) távcsövekkel kapott spektrumok cézium, tellúr, arany, platina és más nehéz elemek jelenlétét mutatták ki, amelyek a neutroncsillagok összeolvadásából származnak.
„Eddig a kapott adatok kiválóan összhangban állnak az elmélettel. Ez diadalmas a teoretikusok számára, megerősíti a LIGO és a VIrgo által rögzített események abszolút valóságát, és figyelemre méltó eredmény az ESO számára, hogy megszerezze a kilonova ilyen megfigyeléseit”- mondja Stefano Covino, a Nature Astronomy egyik cikkének első szerzője.
A tudósok még nem válaszolnak arra a kérdésre, hogy mi marad a neutroncsillagok összeolvadása után - lehet fekete lyuk vagy új neutroncsillag, ráadásul nem egészen világos, miért volt a gamma-sugárzás relatív gyenge.
A gravitációs hullámok a tér-idő geometriájának rezgési hullámai, amelyek létezését az általános relativitáselmélet megjósolta. A LIGO együttműködés először 2016 februárjában jelentette be megbízható felderítésüket - 100 évvel Einstein előrejelzései után.
Alexander Voytyuk