Nädalaid keerutasid kuulujutud, et teadlased olid avastanud uut tüüpi gravitatsioonilisi laineid - pisikesi viskeid ruumis ja ajas -, mida ei seostata mustade aukude põrumisega. Ja nüüd oleme saanud lõpliku kinnituse, et nägime sarnaseid laineid, mis tekkisid kahe massiivse ülitäpse tähe vägivaldse kokkupõrke tagajärjel Maalt 100 miljoni valgusaasta kaugusel.
Avastuse tegi 17. augustil arenenud gravitatsioonilaine interferomeetrite ülemaailmne võrk, mis koosneb kahest LIGO detektorist Ameerika Ühendriikides ja nende Euroopa nõbu Virgodest Itaalias. Avastus on äärmiselt oluline muu hulgas seetõttu, et see aitab lahendada astrofüüsika suurimaid saladusi - sealhulgas "gammakiirguse purunemistena" tuntud eredate rakettide põhjuse ja võib-olla isegi selliste raskete elementide nagu kuld päritolu.
Järgmine - esimeses isikus: Martin Hendry, Glasgow ülikooli gravitatsioonilise astronoomia ja kosmoloogia professor.
LIGO teaduskoostöö liikmena tundsin rõõmu kohe, kui nägin algandmeid. Järgmine periood oli minu karjääri kahe kuu jooksul kindlasti kõige intensiivsem ja magamatum, aga ka põnevam.
Teadaanne saabub mõni nädal pärast seda, kui kolm teadlast said Nobeli füüsikapreemia tähtsa töö eest, mis viis gravitatsioonilainete avastamiseni, kuulutati esmakordselt välja 2016. aasta veebruaris. Sellest ajast alates on gravitatsiooniliste lainete tuvastamine mustade aukude kokkupõrkest üha lähemale jõudnud - salvestatud on veel neli sarnast sündmust. Kuid nii palju kui me teame, avab mustade aukude põrkumine vaid akna universumi pimedasse külge. Me ei suutnud selliste sündmuste valgust ühegi instrumendiga tabada.
Kuid GW170817 - 17. augusti sündmuse pealkiri - muutis kõike. Kuna lainete allikaks olid seekord kaks "neutrontähte" - uskumatult tihedad tähtede jäänused linna suurusest, igaüks neist kaalus rohkem kui päike. Need tähed tormavad hiiglasliku kiirusega üksteise ümber ja ühinevad seejärel kohutavas kokkupõrkes, mida nägime, uimastades ruumi ja aja väga kanga.
Reklaamvideo:
Lahendatud mõistatused
See kosmosekontsert oli alles algus. Astronoomid on juba ammu kahtlustanud, et kahe neutronitähe ühinemine võib olla lühikese gammakiirguse purunemise avamäng - võimas gammakiirte purunemine, mis eraldab sekundi murdosa jooksul rohkem energiat kui päike kümne miljardi aasta jooksul. Oleme gammakiiri jälginud aastakümneid, kuid me ei teadnud, mis neid põhjustas.
Kuid vaid 1,7 sekundit pärast GW170817 gravitatsioonilainete saabumist Maale tuvastas NASA Fermi satelliit taeva samas piirkonnas lühikese gammakiirte purske. LIGO ja Neitsi leidsid suitsetamispüstoli ning lõpuks loodi seos neutrontähtede kokkupõrgete ja gammakiirguse lühikeste purunemiste vahel.
Gravitatsioonilise laine ja gammakiirguse vaatluste kombinatsioon võimaldas kosmilise plahvatuse asukoha kindlaks määrata täpsusega kuni 30 ruutkraadi taevas - või 100 korda suurem kui täiskuu. See omakorda võimaldas tervel astronoomiliste teleskoopide akul, mis on kogu elektromagnetilise spektri valgusele tundlik, otsida seda väikest taeva pinda plahvatuse järelvalgust. Ja nad leidsid selle - üsna tagasihoidliku galaktika NGC4993 tagaosas, Hydra tähtkujus.
Järgnevatel päevadel ja nädalatel jälgisid astronoomid piinlikkust, samal ajal kui plahvatuse hõõglambid välgatasid ja välja läksid, sulandudes ilusti niinimetatud kilo kirjeldavaks pildiks. See sünnib siis, kui algsest sulandumisest pärinevad subatomieraliste osakeste rikkad materjalid - neutronid - väljutatakse suure kiirusega gammakiirguse lõhkemise teel. Kõik see visatakse ümbritsevasse ruumi ja see põhjustab raskete radioaktiivsete elementide tootmist.
Seejärel lagunevad ebastabiilsed elemendid kiirgusemissiooniga stabiilseks. See viib kilonova sära juurde, mida kinnitasime üksikasjaliku kaardi koostamisega. Meie tähelepanekud toetasid ka teooriat, mille kohaselt nende reaktsiooniahelate stabiilsed lõpp-produktid sisaldavad arvukalt väärismetalle nagu kuld ja plaatina. Kuigi me kahtlustasime, et nende elementide loomisel kosmoses mängisid võtmerolli, näib see hüpotees nüüd palju kaalukam. GW170817 prügist moodustunud kilonova võib tõepoolest toota kogu Maaga sama suurt kulda - 1000 triljonit tonni.
Vaadates esimest korda kilonovat “intiimsena” ja nähes, kui hästi see sobib lahtirullitavasse astronoomilisse süžeeskeemi, mis algas neutronitähe liitumisega, on astronoomid teinud tohutu hüppe nende jõhkrate kosmiliste sündmuste mõistmiseks.
Idee, et me kõik oleme tehtud stardust, on kultuuriteadvuses uskumatult populaarne - kõikjal, alates dokumentaalfilmidest ja lõpetades laulusõnadega. Kuid veelgi huvitavam on mõtlemapanev kontseptsioon, mille kohaselt meie pulmarõngaste ja Rolexi kellade kuld on valmistatud neutronist stardust. Veelgi põnevam on tohutu potentsiaal, mis avaneb kosmoseuuringute radikaalsetes uutes lähenemisviisides.
Koos töötades - kasutades instrumente, mis mitte ainult ei tööta kogu valgusspektri ulatuses, vaid on tundlikud ka gravitatsiooniliste lainete ja isegi neutrinode suhtes -, on astronoomid valmis avama universumisse täiesti uue akna. Näiteks on nad juba kasutanud oma tähelepanekuid universumi paisumiskiiruse esimeseks ühiseks mõõtmiseks, kasutades nii gravitatsioonilaineid kui ka valgust.
Uued tulemused ilmnevad varsti. Selle plahvatusega on alles algamas uus ja põnev mitme mängijaga astronoomia ajastu.
Ilja Khel
