V auguste 2017 laserové interferometrické gravitačné vlnové observatórium (LIGO) zistilo vlny, o ktorých sa predpokladá, že boli spôsobené fúziou neutrónových hviezd. Táto udalosť „kilonova“, známa ako GW170817, bola prvou astronomickou udalosťou, ktorá bola odhalená v gravitačných aj elektromagnetických vlnách - vrátane viditeľného svetla, gama lúčov, röntgenových lúčov a rádiových vĺn.
V mesiacoch, ktoré nasledovali po fúzii, obiehali orbitálne a pozemné teleskopy po celom svete GW170817, aby zistili, čo z toho vyplynulo. Podľa novej štúdie medzinárodného tímu astronómov fúzia vytvorila úzky prúd materiálu, ktorý sa dostal do medzihviezdneho priestoru pri rýchlostiach blížiacich sa rýchlosti svetla.
Štúdia, ktorá popisuje ich zistenia s názvom „Superluminálny pohyb relativistického lúča pri fúzii neutrónových hviezd GW170817“, sa nedávno objavila v časopise. Nature. Štúdiu viedli Kunal Mooley, Jansky výskumný pracovník v Caltech a National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Adam Deller z OzGrav a Swinburne Univeristy Center for Astrofyzics and Supercomputing; a Ore Gottlieb, doktorand na Tel Avivskej univerzite.
Pridali sa k nim členovia z NRAO, Kalifornského technologického inštitútu (Caltech), vesmírneho observatória Onsala, hebrejskej univerzity v Jeruzaleme, Texaskej technickej univerzity a Princetonskej univerzity. Kvôli štúdiu tím kombinoval údaje z veľmi dlhej základnej línie (VLBA) NSF, veľmi veľkej matice Karl G. Jansky (VLA) a ďalekohľadu Green Bank Telescope (GBT) Roberta C. Byrda.
Pomocou týchto údajov dokázali vyriešiť dlhotrvajúce tajomstvo fúzie, či už ide o to, či z jeho pólov vyprodukoval alebo neprúdil prúd materiálu. Vedci sa domnievali, že tomu tak bolo, pretože také trysky sú potrebné na to, aby vyvolali výbuchy gama lúčov, o ktorých sa predpokladá, že boli spôsobené zlúčením párov neutrón-hviezda.
Po pozorovaní objektu 75 dní po zlúčení a potom po 230 dňoch tím zistil, že oblasť rádiovej emisie zo zlúčenia sa pohybovala neuveriteľnou rýchlosťou. Tieto pozorovania bolo možné vysvetliť iba prítomnosťou výkonného lietadla. Ako vysvetlil Dr. Mooley v tlačovej správe NRAO:
„Zmerali sme zdanlivý pohyb, ktorý je štyrikrát rýchlejší ako svetlo. Táto ilúzia, nazývaná superluminálny pohyb, je výsledkom, keď je prúd nasmerovaný takmer na Zem a materiál v prúde sa pohybuje blízko rýchlosti svetla. “
„Na základe našej analýzy je tento prúd s najväčšou pravdepodobnosťou veľmi úzky, najviac 5 stupňov široký a namierený iba 20 stupňov od zemského smeru,“ dodal Adam Deller. "Ale aby sme vyhoveli našim pozorovaniam, musí materiál v tryske tiež tryskať smerom von pri viac ako 97 percentách rýchlosti svetla."
Z týchto nových údajov vyplynul nový scenár, ktorý vysvetľuje, čo sa stalo po udalosti kilonova. Táto fúzia v podstate spôsobila explóziu, ktorá vyniesla sférickú škrupinu zvyškov smerom von. Medzitým sa zlúčené neutrónové hviezdy zhroutili a vytvorili čiernu dieru, ktorá k nemu začala priťahovať materiál. To malo za následok, že materiál spadol do rýchlo sa otáčajúceho disku okolo čiernej diery, ktorá vytvorila dvojicu trysiek, ktoré strieľali von z pólov.
Ako zdôraznil Gregg Hallinan z Caltechu, umiestnenie trysiek bolo veľmi šťastné. "Mali sme šťastie, že sme túto udalosť mohli pozorovať, pretože keby bol prúd nasmerovaný oveľa ďalej od Zeme, rádiové emisie by boli pre nás príliš slabé na to, aby sme ich dali zistiť," uviedol.
Údaje z týchto najnovších pozorovaní tiež ukázali, že prúd interagoval so škrupinou úlomkov, ktoré tvorili „kokon“ materiálu, ktorý sa rozširuje smerom von pomalšie ako trysky. Pomohlo to vyriešiť ďalšie tajomstvo, ktoré spočívalo v tom, či boli detekované rádiové zdroje výsledkom interakcie s kokonom alebo prichádzajú z prúdu materiálu. Ako vysvetlil Ore Gottlieb:
"Naša interpretácia je, že kokon dominoval v rádiovej emisii asi 60 dní po fúzii a neskôr emisia dominovala prúdom."
Podľa výskumného tímu táto štúdia podporuje teóriu, že existuje spojenie medzi fúziami neutrónových hviezd a krátkodobými gama lúčmi. Preukázalo sa tiež, že trysky musia byť nasmerované relatívne blízko k Zemi, aby mohli byť tieto výbuchy detekovateľné našimi observatóriami. Ako Mooley vysvetlil:
„Naša štúdia ukazuje, že kombinácia pozorovaní z VLBA, VLA a GBT je účinným prostriedkom na štúdium prúdov a fyziky spojených s udalosťami gravitačnej vlny.“
Pozorovania týchto prúdov, ktoré sa uskutočnili v rádiovej časti spektra, navyše poskytujú nový a fascinujúci pohľad na tento astronomický jav. Nakoniec je to len posledné prekvapenie, ktoré GW170817 poskytlo astronómom od jeho prvého zistenia.
