PRVá KOZMICKá UDALOSŤ POZOROVANá V GRAVITAČNýCH VLNáCH AJ NA SVETLE

Send

Asi pred 130 miliónmi rokov sa v ďalekej galaxii zrazili dve neutrónové hviezdy. Táto udalosť je teraz piatym pozorovaním gravitačných vĺn pomocou observatória gravitačných vĺn laserového interferometra (LIGO) a Panny a ako prvé bolo zistené, že to nebolo spôsobené zrážkou dvoch čiernych dier.

Ale táto udalosť - nazývaná kilonova - priniesla aj niečo iné: svetlo, cez rôzne vlnové dĺžky.

Prvýkrát v histórii sa astronomický jav prvýkrát pozoroval prostredníctvom gravitačných vĺn a potom sa pozoroval s ďalekohľadmi. V neuveriteľnom úsilí o spoluprácu viac ako 3 500 astronómov používajúcich 100 nástrojov na viac ako 70 ďalekohľadoch po celom svete a vo vesmíre spolupracovalo s fyzikmi zo spolupráce LIGO a Panny.

Vedci to nazývajú „multimessenger astronomy“.

"Všetky tieto pozorovania sú spolu väčšie ako súčet ich častí," uviedla Laura Cadonati, zástupkyňa hovorcu LIGO na dnešnom briefingu. "Teraz sa učíme o fyzike vesmíru, o prvkoch, z ktorých sme stvorení, spôsobom, ktorý ešte nikto neurobil."

"Poskytne nám pohľad na to, ako fungujú výbuchy supernov, ako sa vytvára zlato a iné ťažké prvky, ako fungujú jadrá v našom tele a ako rýchlo sa vesmír rozširuje," uviedla Manuela Campanelli z Rochesterského technologického inštitútu. „Multimessenger astronómia ukazuje, ako môžeme kombinovať starú cestu s novou. Zmenilo to spôsob astronómie. “

Neutrónové hviezdy sú drvené zvyšky mohutných hviezd, ktoré už dávno explodovali ako supernovy. Dve hviezdy, ktoré sa nachádzajú blízko seba v galaxii s názvom NGC 4993, začali medzi 8 až 20-krát hmotnosťou nášho slnka. Potom sa svojimi supernovami kondenzovali na priemer asi 10 kilometrov, čo je veľkosť mesta. Sú to hviezdy zložené úplne z neutrónov a sú medzi normálnymi hviezdami a čiernymi dierami vo veľkosti a hustote - iba lyžička materiálu neutrónovej hviezdy by vážila 1 miliardu ton.

Otočili sa okolo seba v kozmickom tanci, až kým ich vzájomná gravitácia nespôsobila zrážky. Táto zrážka spôsobila ohnivú guľu s astronomickými rozmermi a následky tejto udalosti prišli na Zem o 130 miliónov rokov neskôr.

„Aj keď sa táto udalosť konala pred 130 miliónmi rokov, dozvedeli sme sa o tom na Zemi iba 17. augusta 2017, tesne pred zatmením slnka,“ povedal Andy Howell z observatória v Las Cumbres, ktorý dnes vystúpil na tlačovej konferencii. "Toto tajomstvo sme držali celý čas a chystáme sa krach!"

V 8:41 hod. EDT pocítili LIGO a Panna prvotné chvenie vlniek časoprostorových gravitačných vĺn. Len o dve sekundy neskôr bol pomocou vesmírneho teleskopu NASA Fermi detegovaný jasný záblesk gama lúčov. To vedcom umožnilo rýchlo určiť smer, z ktorého vlny vychádzali.

Tisíce astronómov z celého sveta, upozornený telegrafom astronómov, sa snažili robiť pozorovania a začali zhromažďovať ďalšie údaje z fúzie neutrónových hviezd.

Táto animácia ukazuje, ako sa LIGO, Panna a vesmírne a pozemné teleskopy priblížili k umiestneniu gravitačných vĺn zistených spoločnosťami LIGO a Panna 17. augusta 2017. Kombináciou údajov z vesmírnych misií Fermi a Integral s údajmi z LIGO a Panny vedci dokázali obmedziť zdroj vĺn na oblohu s uhlopriečkou 30 štvorcových stupňov. Teleskopy s viditeľným svetlom prehľadali veľké množstvo galaxií v tejto oblasti a nakoniec odhalili, že NGC 4993 je zdrojom gravitačných vĺn. (Táto udalosť bola neskôr označená ako GW170817.)

"Táto udalosť má najpresnejšiu lokalizáciu všetkých doteraz zistených gravitačných vĺn na oblohe," uviedol vo vyhlásení hovorca spolupráce s Pannou Jo van den Brand. "Táto presnosť záznamu umožnila astronómom vykonať následné pozorovania, ktoré viedli k množstvu úžasných výsledkov."

Toto poskytuje prvý skutočný dôkaz, že svetelné a gravitačné vlny sa pohybujú rovnakými rýchlosťami - blízko rýchlosti svetla - ako predpovedal Einstein.

Zapojené boli pozorovania od veľmi malých po najznámejšie, ktoré rýchlo robili pozorovania. Ak bola udalosť na začiatku jasná, udalosť vybledla za menej ako 6 dní. Howell povedal, že pozorované svetlo bolo v priebehu prvých niekoľkých hodín 2 miliónkrát jasnejšie ako Slnko, ale potom niekoľko dní vybledlo.

Kamera Dark Energy (DECam), ktorá je namontovaná na 4-metrovom ďalekohľade Blanco na medziamerickom observatóriu Cerro Tololo v čílskych Andách, bola jedným z nástrojov, ktoré pomohli lokalizovať zdroj udalosti.

"Výzva, ktorej čelíme zakaždým, keď spolupráca v oblasti LIGO vydáva nový pozorovací impulz, je to, ako hľadáme zdroj, ktorý rýchlo mizne, bol na začiatku slabý a nachádza sa niekde tam," uviedla Marcelle Soares-Santos z Brandeis University na briefingu. Je prvou autorkou v článku, ktorá popisuje optický signál spojený s gravitačnými vlnami. "Je klasickou výzvou nájsť ihlu v kupce sena s dodatočnou komplikáciou, že ihla je ďaleko a kupa sena sa pohybuje."

S DECamom boli schopní rýchlo určiť zdrojovú galaxiu a vylúčiť 1 500 ďalších kandidátov, ktorí boli v tom kupole sena.

„Veci, ktoré vyzerajú ako tieto„ ihly “, sú veľmi bežné, takže sa musíme uistiť, že máme tú správnu. Dnes sme si istí, že to máme, “dodal Soares-Santos.

Na veľmi malom pracovisku pomohol určiť malý robotický 16-palcový ďalekohľad s názvom PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - ktorý astronóm David Sand z Arizonskej univerzity opísal ako „v podstate vysunutý amatérsky ďalekohľad“. Zdroj. Sand uviedol, že to dokazuje, že aj malé ďalekohľady môžu hrať úlohu v multimesserovej astronómii.

Známy je vedený Hubbleom a niekoľkými ďalšími vesmírnymi observatóriami NASA a ESA, ako sú misie Swift, Chandra a Spitzer. Hubbleov teleskop zachytil snímky galaxie vo viditeľnom a infračervenom svetle a bol svedkom nového jasného objektu v NGC 4993, ktorý bol jasnejší ako nova, ale slabší ako supernova. Obrázky ukázali, že objekt značne vybledol počas šiestich dní pozorovania prostredníctvom Hubbleovho teleskopu. Tímy využívajúce Hubbleove spektroskopické schopnosti našli tímy tiež náznaky toho, že kilonovka vyhodila materiál tak rýchlo, ako jedna pätina rýchlosti svetla.

"Toto je menič hier pre astrofyziku," povedal Howell. "Sto rokov po tom, ako Einstein teoretizoval gravitačné vlny, sme ich videli a sledovali ich späť k ich zdroju, aby sme našli explóziu s novou fyzikou, o ktorej sme len snívali."

Tu je len niekoľko poznatkov, ktoré táto jediná udalosť vytvorila pomocou multimesserovej astronómie:

* Gama lúče: Tieto záblesky svetla sú teraz definitívne spojené so zlúčením neutrónových hviezd a pomôžu vedcom zistiť, ako fungujú výbuchy supernov, vysvetlil Richard O'Shaughnessy, tiež z Rochesterského technologického inštitútu a člen tímu LIGO. "Počiatočné merania gama žiarenia v kombinácii s detekciou gravitačných vĺn ďalej potvrdzujú Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity, ktorá predpovedá, že gravitačné vlny by sa mali pohybovať rýchlosťou svetla," uviedol.

* Zdroj zlata a platiny„Tieto pozorovania odhaľujú priame odtlačky prstov najťažších prvkov v periodickej tabuľke,“ uviedol Edo Berger z Harvard Smithsonian Centre for Astrophysics. „Zrážka dvoch neutrónových hviezd spôsobila desaťnásobok hmotnosti Zeme iba v zlate a platine. Zamyslite sa nad tým, ako tieto materiály z tejto udalosti lietajú, nakoniec sa skombinujú s inými prvkami a vytvoria hviezdy, planéty, život ... a šperky. “

Berger pridal niečo, o čom by sa malo premýšľať: pôvodné výbuchy týchto hviezd supernovy vyvolali všetky ťažké prvky až po železo a nikel. Potom v kilonovi v tomto jednom systéme môžeme vidieť úplnú históriu vzniku periodocialnej tabuľky ťažkých prvkov.

Howell povedal, že keď rozdelíte podpisy ťažkých prvkov do spektra, vytvoríte dúhu. "Na konci dúhy bol skutočne zlatý hrniec, najmenej dúha kilonova," žartoval.

* Astronómia jadrovej fyziky: "Nakoniec, ďalšie pozorovania, ako je tento objav, nám povedia, ako fungujú jadrá v našom tele," povedal O'Shaughnessy. "Účinky gravitácie na neutrónové hviezdy nám povedia, ako sa veľké gule neutrónov správajú, a teda, malé gule neutrónov a protónov - veci vo vnútri nášho tela, ktoré tvoria väčšinu našej hmoty"; a

* Kozmológia: - „Vedci teraz môžu nezávisle merať, ako rýchlo sa vesmír rozširuje porovnávaním vzdialenosti s galaxiou obsahujúcou svetlý svetelný lúč a vzdialenosť odvodenú z pozorovania gravitačnou vlnou,“ povedal O'Shaughnessy.

"Schopnosť študovať tú istú udalosť s gravitačnými vlnami aj so svetlom je skutočnou revolúciou v astronómii," uviedol astronóm Tony Piro z CfA. "Teraz môžeme študovať vesmír s úplne odlišnými sondami, ktoré učia veci, ktoré by sme nikdy nemohli vedieť iba s jedným alebo druhým."

„Pre mňa bola táto udalosť taká úžasná, že sme nielenže detegovali gravitačné vlny, ale videli sme svetlo cez elektromagnetické spektrum, ktoré videlo 70 observatórií na celom svete,“ povedal David Reitz, vedecký hovorca spoločnosti LIGO, v dnešnej tlači. inštruktáž. „Je to prvýkrát, čo nám vesmír poskytol ekvivalent filmov so zvukom. Video je pozorovacou astronómiou naprieč rôznymi vlnovými dĺžkami a zvuk je gravitačný. “

Zdroje: Las Cumbres Observatory, Hubble Space Telescope, Rochester Institute of Technology, Kilonova.org, CfA ,, press briefing.