V auguste 2017 došlo k ďalšiemu významnému prelomu, keď laserové interferometrické gravitačné vlnové observatórium (LIGO) zistilo vlny, o ktorých sa predpokladá, že boli spôsobené fúziou neutrónových hviezd. Krátko nato vedci z LIGO, Advanced Virgo a Fermi Gamma-ray Space Telescope boli schopní určiť, kde na oblohe k tejto udalosti (známej ako kilonova) došlo.
Tento zdroj, známy ako GW170817 / GRB, bol cieľom mnohých následných prieskumov, pretože sa verilo, že zlúčenie by mohlo viesť k vytvoreniu čiernej diery. Podľa novej štúdie tímu, ktorá od udalosti analyzovala údaje z röntgenového observatória Chandra od NASA, môžu vedci teraz s väčšou istotou povedať, že fúzia vytvorila v našej galaxii novú čiernu dieru.
Štúdia s názvom „GW170817 s najväčšou pravdepodobnosťou vytvorila čiernu dieru“ sa nedávno objavila v roku 2006 Astrofyzikálny časopis. Štúdiu viedol David Pooley, odborný asistent z fyziky a astronómie na Trinity University v San Antoniu. Zahŕňal členov University of Texas v Austine, Kalifornskej univerzity, Berkeley a Energetického laboratória kosmos na Nazarbajeve v Kazachstane.
Kvôli štúdiu tím analyzoval röntgenové údaje získané z Chandry v dňoch, týždňoch a mesiacoch po zistení gravitačných vĺn metódou LIGO a gama lúčmi misiou Fermi NASA. Zatiaľ čo takmer každý ďalekohľad na svete pozoroval zdroj, röntgenové údaje boli rozhodujúce pre pochopenie toho, čo sa stalo po zrážke dvoch neutrónových hviezd.
Zatiaľ čo pozorovanie Chandra dva až tri dni po udalosti nezistilo zdroj rôntgenového žiarenia, následné pozorovania uskutočnené 9, 15 a 16 dní po udalosti viedli k detekciám. Zdroj zmizol na určitý čas, keď GW170817 prešiel za Slnkom, ale ďalšie pozorovania sa uskutočnili asi 110 a 160 dní po udalosti, pričom obidve tieto vzorky sa výrazne zosvetľovali.
Aj keď údaje LIGO poskytli astronómom dobrý odhad hmotnosti výsledného objektu po zlúčení neutrónových hviezd (2,7 slnečných hmôt), nestačilo to na to, aby sa určilo, čo sa stalo. Toto množstvo hmoty v podstate znamenalo, že išlo o najmasívnejšiu neutrónovú hviezdu, akú kedy bola nájdená, alebo o čiernu dieru s najnižšou hmotnosťou, ktorá sa kedy našla (predchádzajúci držiteľ záznamu bol štyri alebo päť slnečných hmôt). Ako vysvetlil Dave Pooley v tlačovej správe NASA / Chandra:
„Zatiaľ čo neutrónové hviezdy a čierne diery sú záhadné, veľa z nich sme študovali po celom vesmíre pomocou ďalekohľadov ako je Chandra. To znamená, že máme údaje aj teórie o tom, ako očakávame, že sa tieto objekty budú správať v röntgenovom žiarení. “
Keby sa neutrónové hviezdy zlúčili a vytvorili ťažšiu neutrónovú hviezdu, potom by astronómovia očakávali, že sa rýchlo roztočí a vytvorí veľmi silné magnetické pole. Tým by sa vytvorila aj rozšírená bublina vysokoenergetických častíc, ktorá by viedla k jasným röntgenovým emisiám. Údaje z Chandry však odhalili röntgenové emisie, ktoré boli niekoľko stokrát nižšie, ako sa očakávalo od masívnej, rýchlo sa otáčajúcej neutrónovej hviezdy.
Porovnaním pozorovaní z Chandry s pozorovaniami veľmi veľkých polí Karl G. Jansky veľmi veľkého poľa (VLA), Pooley a jeho tím tiež mohli vyvodiť záver, že röntgenová emisia bola spôsobená výlučne rázovou vlnou spôsobenou zlúčením fúzií do okolitého prostredia. plyn. Skrátka, z neutrónovej hviezdy nevyplývali žiadne röntgenové lúče.
To silne znamená, že výsledným objektom bola v skutočnosti čierna diera. Ak sa potvrdí, tieto výsledky naznačujú, že proces formovania dierky môže byť niekedy komplikovaný. V podstate by GW170817 bol výsledkom toho, že dve hviezdy prechádzajú explóziou supernovy, ktorá zanechala dve neutrónové hviezdy na dostatočne tesnej obežnej dráhe, na ktorú sa nakoniec stretli. Ako vysvetlil Pawan Kumar:
„Možno sme odpovedali na jednu z najzákladnejších otázok o tejto oslnivej udalosti: čo to urobilo? Astronómovia už dlho tušili, že fúzie neutrónových hviezd by vytvorili čiernu dieru a spôsobili výbuchy žiarenia, doteraz nám však chýbala silná argumentácia. ““
Pri pohľade do budúcnosti by sa nároky predložené Pooleym a jeho kolegami mohli otestovať budúcimi röntgenovými a rádiovými pozorovaniami. V tejto súvislosti by boli obzvlášť užitočné nástroje novej generácie - napríklad Square Kilometer Array (SKA), ktoré sa v súčasnosti pripravujú v Južnej Afrike a Austrálii, a zdokonalený ďalekohľad ESA pre vysokoenergetickú astrofyziku (Athena +).
Ak sa nakoniec ukáže, že zvyšok je masívna neutrónová hviezda so silným magnetickým poľom, potom by sa v nasledujúcich rokoch mal zdroj v žiarení röntgenových a rádiových vln dostať oveľa jasnejší, pretože vysokoenergetická bublina dohoní spomaľujúci šok mávať. Keď rázová vlna slabne, astronómovia očakávajú, že bude aj naďalej slabnúť, ako to bolo v nedávnej dobe.
Bez ohľadu na to, budúce pozorovania GW170817 sú povinné poskytnúť množstvo informácií, podľa J. Craiga Wheelera, spoluautora o štúdii aj z University of Texas. "GW170817 je astronomická udalosť, ktorá sa neustále daruje," uviedol. "Z tejto jednej udalosti sa toho veľa učíme o astrofyzike najhustejších známych predmetov."
Ak tieto následné pozorovania zistia, že výsledkom fúzie je ťažká neutrónová hviezda, tento objav by spochybnil teórie o štruktúre neutrónových hviezd a o tom, ako masívne sa môžu dostať. Na druhú stranu, ak zistia, že vytvorila malú čiernu dieru, potom bude výzvou pre astronómov predstavy o dolných hmotnostných limitoch čiernych dier. Pre astrofyzikov je to v zásade výhodný scenár.
Ako spoluautor Bruce Grossan z Kalifornskej univerzity v Berkeley dodal:
„Na začiatku svojej kariéry mohli astronómovia pozorovať iba neutrónové hviezdy a čierne diery vo vlastnej galaxii a teraz pozorujeme tieto exotické hviezdy vo vesmíre. Aký vzrušujúci čas je nažive, vidieť nástroje ako LIGO a Chandra, ktoré nám ukazujú toľko vzrušujúcich vecí, ktoré príroda môže ponúknuť. “
Pozeranie ďalej do vesmíru a hlbšie späť v čase odhalilo veľa o vesmíre, ktorý bol predtým neznámy. A so zdokonalenými nástrojmi, ktoré sa vyvíjajú výhradne s cieľom študovať astronomické javy podrobnejšie a na väčšie vzdialenosti, sa zdá, že nie je nijako limitované to, čo by sme sa mohli naučiť. A nezabudnite sa pozrieť na toto video zlúčenia GW170817, so súhlasom röntgenového observatória Chandra:
