Teadlased registreerisid esimest korda ajaloos kahe neutronitähe - meie Päikese massiga ja Moskva suurusega ülitäpste objektide - ühinemisel tekkinud gravitatsioonilained. Tekkinud gammakiirguse purunemist ja kilonova lõhkemist vaatles umbes 70 maapealset ja kosmosevaatlust - nad said näha teoreetikute ennustatud raskete elementide, sealhulgas kulla ja plaatina sünteesi protsessi ning kinnitada müstiliste lühikeste gammakiirguse purunemiste hüpoteeside õigsust, teatas koostöö pressiteenistus. LIGO / Neitsi, Euroopa Lõunavaatluskeskus ja Los Cumbrese observatoorium. Vaatlustulemused võivad valgustada neutronitähtede struktuuri müsteeriumit ja raskete elementide teket Universumis.
17. augusti 2017 hommikul (kell 8.41 USA idaranniku ajal, kui Moskvas oli kell 15:41) registreerisid LIGO gravitatsioonilainete vaatluskeskuse kahest detektorist koosnevad automaatsüsteemid gravitatsioonilaine saabumise kosmosest. Signaal sai tähistuse GW170817, see oli viies gravitatsioonilainete fikseerimise juhtum alates 2015. aastast, alates nende esmakordsest registreerimisest. Vaid kolm päeva varem kuulis LIGO vaatluskeskus esmakordselt koos Euroopa projektiga Virgo gravitatsioonilainet.
Kuid seekord, vaid kaks sekundit pärast gravitatsioonilist sündmust, tuvastas Fermi kosmoseteleskoop lõunataevas gammakiirguse purunemise. Peaaegu samal hetkel nägi puhangut Euroopa-Vene kosmosevaatluskeskuses INTEGRAL.
LIGO vaatluskeskuse automaatsed andmeanalüüsisüsteemid järeldasid, et nende kahe sündmuse kokkulangemine on äärmiselt ebatõenäoline. Lisateabe otsimisel avastati, et gravitatsioonilainet nägi teine LIGO-detektor, aga ka Euroopa gravitatsiooniline vaatluskeskus Virgo. Kogu maailma astronoome hoiatati gravitatsioonilainete ja gammakiirguse allikate jahi otsimisega, paljud observatooriumid, sealhulgas Euroopa Lõunavaatluskeskus ja Hubble'i kosmoseteleskoop, algasid.
Kilonova heleduse ja värvi muutmine pärast plahvatust.
Ülesanne polnud kerge - LIGO / Neitsi, Fermi ja INTEGRALi koondatud andmed võimaldasid piiritleda 35 ruutkraadi pindala - see on umbkaudne ala, mis koosneb mitmesajast Kuu ketast. Ainult 11 tundi hiljem tegi Tšiilis asuv väike mõõturpeegliga Swope teleskoop väidetava allika esimese pildi - see nägi välja nagu väga hele täht elliptilise galaktika NGC 4993 kõrval Hydra tähtkujus. Järgmise viie päeva jooksul langes allika heledus 20 korda ja värv muutus järk-järgult sinisest punaseks. Kogu selle aja jooksul jälgisid objekti paljud teleskoobid vahemikus röntgenist kuni infrapunakiirguseni, kuni septembris oli galaktika Päikesele liiga lähedal ja muutus vaatluseks ligipääsmatuks.
Teadlased jõudsid järeldusele, et haiguspuhangu allikas asus galaktikas NGC 4993 Maast umbes 130 miljoni valgusaasta kaugusel. See on uskumatult lähedal, seni on gravitatsioonilained jõudnud miljardite valgusaastate kauguselt. Tänu sellele lähedusele saime neid kuulda. Laine allikaks oli kahe objekti ühinemine massidega vahemikus 1,1 kuni 1,6 päikese massi - need võisid olla ainult neutronitähed.
Foto gravitatsioonilainete allikast - NGC 4993, keskel välk.
Reklaamvideo:
Plahvatus iseenesest "kõlas" väga pikka aega - umbes 100 sekundit andis mustade aukude liitmine sekundi murdosaga purke. Paar neutrontähte keerlesid ühise massikeskuse ümber, kaotades järk-järgult energiat gravitatsioonilainete kujul ja lähenedes üksteisele. Kui nende vaheline kaugus vähendati 300 kilomeetrini, muutusid gravitatsioonilained piisavalt võimsateks, et jõuda LIGO / Neitsi gravitatsiooniandurite tundlikkuse tsoonini. Kui kaks neutronitähte sulanduvad ühte kompaktsesse objekti (neutronitäht või must auk), toimub gammakiirguse võimas purunemine.
Astronoomid nimetavad selliseid gammakiirguspurskeid lühikesteks gammakiirguspursketeks; gammakiire teleskoobid salvestavad neid umbes kord nädalas. Kui pikkade GRBde olemus on arusaadavam (nende allikad on supernoova plahvatused), siis lühikeste purskeallikate osas üksmeelt ei olnud. Tekkis hüpotees, et need tekivad neutrontähtede ühinemisel.
Nüüd suutsid teadlased seda hüpoteesi esimest korda kinnitada, sest tänu gravitatsioonilainetele teame liitunud komponentide massi, mis tõestab, et need on täpselt neutronitähed.
“Oleme aastakümneid kahtlustanud, et lühikesed GRB-d põhjustavad neutrontähtede ühinemise. Tänu LIGO ja Neitsi andmetele selle sündmuse kohta on meil vastus olemas. Gravitatsioonilained räägivad meile, et ühendatud objektidel olid massid, mis vastavad neutronitähtedele, ja gammakiirguspurskega öeldakse, et vaevalt võivad need objektid olla mustad augud, kuna mustade aukude kokkupõrge ei tohiks kiirgust tekitada,”ütleb Fermi keskuse projektiametnik Julie McEnery. kosmoselend NASA nimega Goddard.
Lisaks on astronoomid saanud esimest korda ühemõttelist kinnitust kiloni (või "makrooni") helkurite olemasolu kohta, mis on umbes 1000 korda võimsamad kui tavalised novavalgustid. Teoreetikud ennustasid, et kilonovid võivad tekkida neutronitähtede või neutrontähte ja musta augu ühinemisel.
See käivitab raskete elementide sünteesi, mis põhineb neutronite hõivamisel tuumade poolt (r-protsess), mille tulemusel ilmusid universumis paljud rasked elemendid, näiteks kuld, plaatina või uraan.
Teadlaste sõnul võib ühe kilonova plahvatuse korral tekkida tohutu kogus kulda - kuni kümme korda suurem kui Kuu mass. Siiani on täheldatud ainult ühte sündmust, mis võib olla kilonova plahvatus.
Nüüd said astronoomid esmakordselt jälgida mitte ainult kilonova sündi, vaid ka selle "töö" tooteid. Hubble'i ja VLT (väga suure teleskoobi) teleskoopidega saadud spektrid näitasid tseesiumi, telluuri, kulla, plaatina ja muude neutronitähtede liitumisel moodustunud raskete elementide olemasolu.
„Siiani on saadud andmed teooriaga suurepärases kooskõlas. See on teoreetikute triumf, LIGO ja VIrgo observatooriumide salvestatud sündmuste absoluutse reaalsuse kinnitamine ja märkimisväärne saavutus ESO-le selliste kilonova vaatluste saamiseks”, ütleb Stefano Covino, ajakirja Nature Astronomy artikli esimene autor.
Teadlastel pole veel vastust küsimusele, mis jääb järele pärast neutronitähtede ühinemist - see võib olla kas must auk või uus neutronitäht, pealegi pole täiesti selge, miks gammakiirguse purunemine oli suhteliselt nõrk.
Gravitatsioonilained on aegruumi geomeetria võnkelained, mille olemasolu ennustas üldine relatiivsusteooria. Esmakordselt teatas LIGO koostöö nende usaldusväärsest avastamisest 2016. aasta veebruaris - 100 aastat pärast Einsteini ennustusi.
Aleksander Voytyuk
