Vedci po prvýkrát v histórii zaznamenali gravitačné vlny zo zlúčenia dvoch neutrónových hviezd - superdense objektov s hmotnosťou nášho Slnka a veľkosti Moskvy. Výsledné prasknutie gama lúča a prasknutie kilonova boli pozorované asi 70 pozemnými a vesmírnymi observatóriami - boli schopní vidieť proces syntézy ťažkých prvkov, vrátane zlata a platiny, predpovedaný teoretikmi, a potvrdiť správnosť hypotéz o povahe záhadných krátkych gama lúčov, informovala tlačová služba o spolupráci. LIGO / Panna, Európske južné observatórium a observatórium Los Cumbres. Pozorovacie výsledky môžu vrhnúť svetlo na tajomstvo štruktúry neutrónových hviezd a formovanie ťažkých prvkov vo vesmíre.
Ráno 17. augusta 2017 (o 8:41 hod. Východného pobrežia USA, keď to bolo v Moskve o 15:41 hod.) Automatické systémy na jednom z dvoch detektorov observatória gravitačnej vlny LIGO zaregistrovali príchod gravitačnej vlny z vesmíru. Signál dostal označenie GW170817, čo bol piaty prípad fixácie gravitačných vĺn od roku 2015, odkedy boli prvýkrát zaznamenané. Iba o tri dni skôr hvezdáreň LIGO spolu s európskym projektom Panna „počula“gravitačnú vlnu.
Tentoraz, len dve sekundy po gravitačnej udalosti, však Fermiho vesmírny teleskop zistil výbuch gama lúčov na južnej oblohe. Takmer v rovnakom okamihu došlo k prepuknutiu európsko-ruského vesmírneho observatória INTEGRAL.
Systémy automatickej analýzy údajov observatória LIGO dospeli k záveru, že zhoda týchto dvoch udalostí je mimoriadne nepravdepodobná. Pri hľadaní ďalších informácií sa zistilo, že gravitačnú vlnu videl druhý detektor LIGO, ako aj európske gravitačné observatórium Panna. Astronómovia z celého sveta boli upozornení na hľadanie zdroja gravitačných vĺn a výbuchov gama lúčov. Začalo sa mnoho observatórií vrátane Európskeho južného observatória a Hubbleovho vesmírneho teleskopu.
Zmena jasu a farby kilonova po výbuchu.
Úloha nebola jednoduchá - kombinované údaje z LIGO / Virgo, Fermi a INTEGRAL umožnili vymedziť plochu 35 štvorcových stupňov - jedná sa o približnú plochu niekoľkých stoviek lunárnych diskov. Iba o 11 hodín neskôr urobil malý Swope ďalekohľad s metrovým zrkadlom umiestnený v Čile prvý obrázok údajného zdroja - vyzeral ako veľmi jasná hviezda vedľa eliptickej galaxie NGC 4993 v súhvezdí Hydra. Počas nasledujúcich piatich dní sa jas zdroja znížil 20-krát a farba sa postupne zmenila z modrej na červenú. Celý tento čas bol objekt pozorovaný mnohými ďalekohľadmi v rozsahu od rôntgenového žiarenia po infračervené žiarenie, až do septembra bola galaxia príliš blízko Slnka a stala sa neprístupnou na pozorovanie.
Vedci dospeli k záveru, že zdroj ohniska sa nachádzal v galaxii NGC 4993 vo vzdialenosti asi 130 miliónov svetelných rokov od Zeme. Je to neuveriteľne blízko, doteraz k nám prišli gravitačné vlny zo vzdialenosti miliárd svetelných rokov. Vďaka tejto blízkosti sme ich mohli počuť. Zdrojom vlny bolo zlúčenie dvoch objektov s hmotnosťou v rozsahu od 1,1 do 1,6 slnečných hmôt - mohli to byť iba neutrónové hviezdy.
Fotka zdroja gravitačných vĺn - NGC 4993, s bleskom v strede.
Propagačné video:
Samotný výbuch „znel“veľmi dlho - asi 100 sekúnd, zlúčenie čiernych dier poskytlo praskliny trvajúce zlomok sekundy. Dvojica neutrónových hviezd sa točila okolo spoločného centra hmoty, postupne strácala energiu vo forme gravitačných vĺn a zbližovala sa. Keď sa vzdialenosť medzi nimi zmenšila na 300 kilometrov, gravitačné vlny sa stali dostatočne silnými, aby zasiahli zónu citlivosti gravitačných detektorov LIGO / Panna. Keď sa dve neutrónové hviezdy zlúčia do jedného kompaktného objektu (neutrónová hviezda alebo čierna diera), dôjde k silnému výbuchu gama žiarenia.
Astronómovia nazývajú takéto lúče gama lúčmi krátke lúče gama lúčov, gamaskopy ich zaznamenávajú raz týždenne. Ak je povaha dlhých GRB zrozumiteľnejšia (ich zdroje sú výbuchy supernovy), nedospelo sa ku konsenzu o zdrojoch krátkych výbuchov. Existovala hypotéza, že sú generované zlúčením neutrónových hviezd.
Vedci teraz dokázali túto hypotézu potvrdiť prvýkrát, pretože vďaka gravitačným vlnám poznáme množstvo zlúčených komponentov, čo dokazuje, že ide o presne neutrónové hviezdy.
„Po celé desaťročia sme mali podozrenie, že krátke GRB vytvárajú fúzie neutrónových hviezd. Teraz, vďaka údajom LIGO a Panny o tejto udalosti, máme odpoveď. Gravitačné vlny nám hovoria, že zlúčené objekty mali masy zodpovedajúce neutrónovým hviezdam a výbuch gama lúčov nám hovorí, že tieto objekty by sotva mohli byť čiernymi dierami, pretože zrážka čiernych dier by nemala vytvárať žiarenie, “hovorí Julie McEnery, projektová referentka vo Fermi centre. vesmírny let NASA s názvom Goddard.
Astronómovia navyše prvýkrát dostali jednoznačné potvrdenie existencie svetelných kilometrov („makron“), ktoré sú asi 1000-krát silnejšie ako konvenčné nové svetlice. Teoretici predpovedali, že kilonov môže vzniknúť zlúčením neutrónových hviezd alebo neutrónovej hviezdy a čiernej diery.
Toto spúšťa syntézu ťažkých prvkov založenú na zachytávaní neutrónov jadrom (r-proces), v dôsledku čoho sa vo vesmíre objavilo veľa ťažkých prvkov, ako napríklad zlato, platina alebo urán.
Podľa vedcov, pri jednej explózii kilonova, môže vzniknúť obrovské množstvo zlata - až desaťnásobok hmotnosti Mesiaca. Doteraz sa pozorovala iba jedna udalosť, ktorá mohla byť výbuchom kilonova.
Teraz mohli astronómovia prvýkrát pozorovať nielen narodenie kilonov, ale aj produkty jej „práce“. Spektrá získané s ďalekohľadmi Hubble a VLT (Very Large Telescope) ukázali prítomnosť cézia, telúru, zlata, platiny a ďalších ťažkých prvkov vytvorených zlúčením neutrónových hviezd.
„Dáta, ktoré sme doteraz dostali, sú vo vynikajúcej zhode s teóriou. Toto je triumf pre teoretikov, potvrdenie absolútnej reality udalostí zaznamenaných LIGO a VIrgo a pre ESO pozoruhodný úspech pri získaní takýchto pozorovaní kilonova, “hovorí Stefano Covino, prvý autor článku v Nature Astronomy.
Vedci zatiaľ nemajú odpoveď na otázku, čo zostalo po zlúčení neutrónových hviezd - môže to byť buď čierna diera alebo nová neutrónová hviezda, navyše nie je úplne jasné, prečo prasknutie gama žiarenia bolo relatívne slabé.
Gravitačné vlny sú vlny kmitania geometrie časopriestoru, ktorých existenciu predpovedala všeobecná teória relativity. Spolupráca LIGO prvýkrát oznámila svoju spoľahlivú detekciu vo februári 2016 - 100 rokov po predpovedi Einsteina.
Alexander Voytyuk