V roku 2017 zistili LIGO (Gravitačné vlnové observatórium s laserovým interferónom) a Panna gravitačné vlny pochádzajúce zo zlúčenia dvoch neutrónových hviezd. Tento signál nazvali GW170817. Dve sekundy po jeho zistení zistil satelit Fermi NASA gama lúč (GRB), ktorý bol pomenovaný GRB170817A. V priebehu niekoľkých minút sa na podujatie objavili ďalekohľady a observatóriá z celého sveta.
Hubbleov vesmírny teleskop zohral úlohu v tejto historickej detekcii zlúčenia dvoch neutrónových hviezd. Od decembra 2017 Hubble zistil viditeľné svetlo tohto zlúčenia a v budúcom roku a pol otočil svoje silné zrkadlo na rovnakom mieste viac ako 10 krát. Výsledok?
Najhlbší obraz dosvitu tejto udalosti a jeden plný vedeckých detailov.
"Toto je najhlbšia expozícia, akú sme kedy zažili pri tejto udalosti vo viditeľnom svetle," uviedol vedúci výskumu severozápadný Wen-fai Fong. "Čím hlbší je obraz, tým viac informácií môžeme získať."
Okrem poskytnutia hlbokého obrazu o následkoch fúzie, Hubble odhalil aj niektoré neočakávané tajomstvá samotnej fúzie, prúd, ktorý vytvoril, a tiež niektoré podrobnosti o povahe výbuchov krátkych gama lúčov.
Pre mnohých vedcov je GW170817 najdôležitejším objavom LIGO doteraz. Objav získal ocenenie Prielom roka v roku 2017 z časopisu Science. Hoci sa o kolíziách alebo fúziách medzi dvoma neutrónovými hviezdami veľa hovorilo, toto bolo prvýkrát, čo ich astrofyzici mohli pozorovať. Pretože to tiež pozorovali v elektromagnetickom svetle aj v gravitačných vlnách, išlo o prvé „pozorovanie viacerých správ medzi týmito dvoma formami žiarenia“, ako sa uvádza v tlačovej správe.
Stalo sa to čiastočne. GW170817 je z astronomického hľadiska celkom blízko Zeme: v eliptickej galaxii NGC 4993 je vzdialený len 140 miliónov svetelných rokov. Bolo ľahké ju nájsť.
Zrážka dvoch neutrónových hviezd spôsobila kilonovu. Spôsobujú ich zlúčenie dvoch neutrónových hviezd alebo zlúčenie neutrónovej hviezdy a čiernej diery. Kilonova je asi 1000 krát jasnejšia ako klasická novinka, ktorá sa vyskytuje v dvojhviezdnom systéme, keď sa biely trpaslík a jeho spoločník spájajú. Extrémny jas kilonova je spôsobený ťažkými prvkami, ktoré sa tvoria po zlúčení vrátane zlata.
Zlúčením sa vytvoril prúd materiálu, ktorý sa pohyboval rýchlosťou blízkej rýchlosti svetla, čo sťažovalo videnie dosvitu. Aj keď prúdové lietadlo dopadajúce na okolitý materiál je to, čo fúziu urobilo tak jasnou a ľahko viditeľnou, zakrývalo aj dosvit udalosti. Aby bolo vidieť dosvit, astrofyzici museli byť trpezliví.
"Aby sme mohli vidieť dosvit, musela sa kilonova vymaniť z cesty," povedal Fong. "Asi 100 dní po zlúčení sa kilonova stratila v zabudnutí a dosvit nastal." Dosvit bol taký slabý, takže ho nechali zachytiť najcitlivejšie teleskopy. “
Tu prišiel Hubbleov vesmírny teleskop. V decembri 2017 Hubble videl viditeľné svetlo z dosvitu fúzie. Od tej doby do marca 2019 Hubble znova navštívil dosvit 10krát. Konečný obraz bol zatiaľ najhlbší, pričom úctyhodný priestor ‘sa pozeral na miesto, kde došlo k zlúčeniu po dobu 7,5 hodiny. Z tohto obrázku astrofyzici vedeli, že viditeľné svetlo bolo konečne preč, 584 dní po zlúčení dvoch neutrónových hviezd.
Dôsledok udalosti bol kľúčový a bol slabý. Aby to bolo možné vidieť a študovať, tím za štúdiom musel odstrániť svetlo z okolitej galaxie, NGC 4993. Galaktické svetlo je komplikované a takým spôsobom by „infikovalo“ dosvit a zhoršilo výsledky. ,
"Na presné meranie svetla z dosvitu musíte odobrať všetky ostatné svetlo," uviedol Peter Blanchard, postdoktorand v CIERA a druhý autor štúdie. „Najväčším vinníkom je kontaminácia svetlom z galaxie, ktorá má veľmi komplikovanú štruktúru.“
Teraz však mali k dispozícii 10 Hubbleových záberov dosvitu, s ktorým mohli pracovať. Na týchto obrázkoch bola kilonova preč a zostala iba dosvit. Na záverečnom obrázku bol dosvit tiež preč. Preložili výsledný obrázok na ďalších 10 obrázkov dosvitu a pomocou algoritmu starostlivo odstránili všetko svetlo z predošlých snímok Hubbleovho poľa, ktoré ukazujú dosvit. Pixel by pixel.
Nakoniec mali v priebehu času jednu sériu obrazov, ktoré zobrazovali iba dosvit bez akejkoľvek kontaminácie galaxiou. Obrázok súhlasil s modelovanými predpoveďami a je to tiež najpresnejšia časová séria snímok následného žiarenia udalosti.
"Vývoj jasu sa dokonale zhoduje s našimi teoretickými modelmi trysiek," uviedol Fong. "Tiež to úplne súhlasí s tým, čo nám hovoria rádio a röntgenové lúče."
Čo na týchto obrázkoch našli?
Najprv oblasť, kde sa zlúčili neutrónové hviezdy, nebola husto osídlená zhlukami, to by malo byť niečo, čo predchádzajúce štúdie predpokladali.
"Predchádzajúce štúdie naznačujú, že páry neutrónových hviezd sa môžu tvoriť a spájať v hustej atmosfére guľového zhluku," uviedol Fong. "Naše pozorovania ukazujú, že to rozhodne nie je prípad tohto zlúčenia neutrónovej hviezdy."
Fong si tiež myslí, že táto práca vrhá nejaké svetlo na výbuchy gama žiarenia. Myslí si, že tieto vzdialené výbuchy sú vlastne fúzie neutrónových hviezd, ako je GW170817. Všetci vyrábajú relativistické trysky, podľa Fonga sú to len tie pohľady z rôznych uhlov.
Astrofyzici zvyčajne vidia tieto prúdy z výbuchu gama lúčov z iného uhla ako GW170817, zvyčajne smerujú ďalej. Ale GW170817 bol videný z uhla 30 stupňov. To nikdy predtým nebolo vidieť v optickom svetle.
„GW170817 je prvýkrát, čo sme videli lietadlo„ mimo osi “, povedal Fong. „Nová časová séria naznačuje, že hlavným rozdielom medzi GW170817 a vzdialenými krátkymi dávkami gama lúčov je pozorovací uhol.“
Papier, v ktorom sú uvedené tieto výsledky, bude tento mesiac uverejnený v Astrophysical Journal Letters. Je nazvaný „Optický dosvit GW170817: Štruktúrovaný prúd mimo osi a hlboké obmedzenia pôvodu guľovitého zhluku.“ Je viditeľný na vyššie uvedenom odkaze na arxiv.org.
Viac:
- Výskumný článok: Optický dosvit GW170817: Štruktúrované prúdové a hlboké obmedzenia mimo osi na pôvode globulárneho klastra
- Tlačová správa: Afterglow vrhá svetlo na povahu, pôvod zrážok neutrónových hviezd
- LIGO / Panna: DŇA VIACROZMYSLOVEJ ASTROFYZIKY: PRIPOMIENKY BINÁRNEHO MATERIÁLA NEUTRON STAR
