Tutkijat tallensivat ensimmäisen kerran historiassa gravitaatioaallot kahden neutronitähden sulautumisesta - superdense-kohteista, joiden massa on aurinkoamme ja Moskovan kokoinen. Tuloksena olevaa gammasäteilyn ja kilonovapurskeen havaittiin noin 70 maanpäällisessä ja avaruudessa sijaitsevassa observatoriossa - he pystyivät näkemään teoreetikkojen ennustaman raskaiden elementtien, mukaan lukien kulta ja platina, synteesin prosessin ja vahvistamaan hypoteesien oikeellisuuden salaperäisten lyhyiden gammasäteilypurkausten luonteesta, ilmoitti yhteistyön lehdistöpalvelu. LIGO / Neitsyt, Euroopan eteläinen observatorio ja Los Cumbresin observatorio. Havaintotulokset voivat valaista neutronitähtien rakenteen mysteeriä ja raskaiden elementtien muodostumista maailmankaikkeudessa.
17. elokuuta 2017 aamulla (kello 8.41 Yhdysvaltain itärannikon aikana, kun se oli Moskovassa kello 15:41), automaattiset järjestelmät toisessa LIGO-painovoima-observatorion kahdesta detektorista rekisteröivät painovoima-aallon saapumisen avaruudesta. Signaali sai merkinnän GW170817, tämä oli viides tapaus kiinnittää painovoima-aaltoja vuodesta 2015 lähtien, koska ne ensin tallennettiin. Vain kolme päivää aikaisemmin LIGO-observatorio "kuuli" ensin gravitaatioaallon yhdessä eurooppalaisen Virgo-projektin kanssa.
Tällä kertaa, vain kaksi sekuntia gravitaatiotapahtuman jälkeen, Fermi-avaruus teleskooppi havaitsi gammasäteen purskeen eteläisellä taivaalla. Lähes samaan aikaan Euroopan ja Venäjän avaruusseurantakeskus INTEGRAL näki puhkeamisen.
LIGO-observatorion automaattiset tietoanalyysijärjestelmät päättelivät, että näiden kahden tapahtuman sattuma on erittäin epätodennäköistä. Lisätietoja etsiessä havaittiin, että toinen LIGO-ilmaisin, samoin kuin eurooppalainen gravitaation observatorio Neitsyt, näki painovoima-aallon. Tähtitieteilijöitä ympäri maailmaa kehotettiin etsimään gravitaatioaaltojen ja gammasäteilyjen lähteitä. Monet observatoriat, mukaan lukien Euroopan eteläinen observatorio ja Hubble-avaruusteleskooppi, alkoivat.
Kilonovan vaaleuden ja värin muuttaminen räjähdyksen jälkeen.
Tehtävä ei ollut helppo - LIGO / Neitsyt, Fermi ja INTEGRAL yhdistivat tiedot sallivat rajata 35 neliömetrin pinta-alaa - tämä on likimääräinen pinta-ala useissa satoissa kuunlevyissä. Vain 11 tuntia myöhemmin, Chilessä sijaitseva pieni Swope-kaukoputki, jossa oli metrin peili, otti ensimmäisen kuvan väitetystä lähteestä - se näytti erittäin kirkkaalta tähdeltä elliptisen galaksin NGC 4993 vieressä Hydran tähdistössä. Seuraavan viiden päivän aikana lähteen kirkkaus laski 20 kertaa, ja väri muuttui vähitellen sinisestä punaiseksi. Koko tämän ajan objektia tarkkailtiin monien kaukoputkien avulla röntgensäteestä infrapunaan asti, kunnes syyskuussa galaksi oli liian lähellä aurinkoa, ja siitä tuli havaitsemista varten.
Tutkijat päättelivät, että puhkeamisen lähde sijaitsi galaksissa NGC 4993 noin 130 miljoonan valovuoden etäisyydellä Maasta. Se on uskomattoman lähellä, tähän asti gravitaatioaallot ovat tulleet meille miljardien valovuosien etäisyyksiltä. Tämän läheisyyden ansiosta pystyimme kuulemaan heidät. Aallon lähde oli kahden objektin sulautuminen, jonka massat olivat välillä 1,1 - 1,6 aurinkoa - nämä voivat olla vain neutronitähtiä.
Kuva gravitaatioaaltojen lähteestä - NGC 4993, salama keskellä.
Mainosvideo:
Itse purske "kuulosti" hyvin pitkään - noin 100 sekuntia, mustien reikien yhdistäminen antoi murto-sekunnin kestäviä purskeita. Pari neutronitähteä pyörii yhteisen massakeskuksen ympärillä, menettäen asteittain energiaa painovoima-aaltojen muodossa ja konvergoituneen. Kun niiden välinen etäisyys pienennettiin 300 kilometriin, painovoima-aallot tulivat niin voimakkaita, että ne osuivat LIGO / Neitsyt-gravitaatioilmaisimien herkkyysalueelle. Kun kaksi neutronitähtiä sulautuu yhteen kompaktiin esineeseen (neutronitähti tai musta reikä), tapahtuu voimakas gammasäteilyn purske.
Tähtitieteilijät kutsuvat tällaisia gammasätepurskeita lyhyiksi gammasätepurskeiksi; gammasäteen kaukoputket tallentavat niitä noin kerran viikossa. Jos pitkien GRB: n luonne on ymmärrettävämpi (niiden lähteet ovat supernoova-räjähdyksiä), lyhyiden purskeiden lähteistä ei päästy yksimielisyyteen. Oli hypoteesi, että ne syntyvät neutronitähteiden fuusioiden avulla.
Nyt tutkijat pystyivät vahvistamaan tämän hypoteesin ensimmäistä kertaa, koska gravitaatioaaltojen ansiosta tiedämme sulautuneiden komponenttien massan, mikä osoittaa, että nämä ovat tarkalleen neutronitähtiä.
”Olemme vuosikymmenien ajan epäilleet, että lyhyet GRB: t ovat yhdistämässä neutronitähtiä. Nyt meillä on vastaus LIGOn ja Neitsytiedon ansiosta tästä tapahtumasta. Gravitaatioaallot kertovat meille, että sulautuneilla esineillä oli massaa, joka vastaa neutronitähtiä, ja gammasätepurske kertoo, että nämä esineet eivät tuskin voisi olla mustia reikiä, koska mustien reikien törmäys ei saisi tuottaa säteilyä”, Fermi-keskuksen projektipäällikkö Julie McEnery sanoo. avaruuslento NASA nimeltään Goddard.
Lisäksi tähtitieteilijät ovat ensimmäistä kertaa saaneet yksiselitteisen vahvistuksen kilon (tai "makronin") soihdun olemassaolosta, joka on noin 1000 kertaa tehokkaampi kuin perinteiset nova-soihdut. Teoreetikot ennustivat, että kilonovit voivat syntyä neutronitähteiden tai neutronitähteiden ja mustan aukon sulautumisesta.
Tämä laukaisee raskaiden alkuaineiden synteesin, joka perustuu neutronien kaappaamiseen ytimillä (r-prosessi), minkä seurauksena monet raskaista alkuaineista, kuten kulta, platina tai uraani, ilmestyivät maailmankaikkeuteen.
Tutkijoiden mukaan yhdellä kilonovan räjähdyksellä voi syntyä valtava määrä kultaa - jopa kymmenen kertaa kuun massa. Tähän mennessä on havaittu vain yksi tapahtuma, joka voi olla kilonovan räjähdys.
Nyt tähtitieteilijät pystyivät havaitsemaan ensimmäistä kertaa paitsi kilonovan syntymän myös myös sen "työn" tuotteet. Hubble- ja VLT-teleskoopeilla (erittäin suuri teleskooppi) saatu spektri osoitti cesium-, telluuri-, kulta-, platina- ja muiden raskaiden elementtien läsnäolon, jotka muodostuivat yhdistyneistä neutronitähteistä.
”Toistaiseksi saamme tiedot ovat erinomaisessa yhteydessä teorian kanssa. Se on teoreetikkojen voitto, vahvistus LIGO: n ja VIrgon observatorioiden kirjaamille tapahtumien absoluuttiselle todellisuudelle ja merkittävä saavutus ESOlle saada sellaisia kilonovan havaintoja”, sanoo Stefano Covino, Nature Astronomy -artikkelin ensimmäinen kirjoittaja.
Tutkijoilla ei ole vielä vastausta kysymykseen siitä, mitä on jäljellä neutronitähtien yhdistymisen jälkeen - se voi olla joko musta aukko tai uusi neutronitähti, lisäksi ei ole täysin selvää, miksi gammasätepurske oli suhteellisen heikko.
Gravitaatioaallot ovat avaruus-ajan geometrian värähtelyaaltoja, joiden olemassaolon ennusti yleinen suhteellisuusteoria. LIGO-yhteistyö ilmoitti ensimmäistä kertaa niiden luotettavan havaitsemisen helmikuussa 2016 - 100 vuotta Einsteinin ennusteiden jälkeen.
Aleksanteri Voytyuk