Tedne so se vrtele govorice, da so znanstveniki zaznali gravitacijske valove - drobne valove v vesolju in času - nove vrste, ki niso povezani s trkanjem črnih lukenj. In zdaj smo prejeli dokončno potrditev, da smo videli podobne valove, ki nastanejo zaradi silovitega trka dveh masivnih superduših zvezd na 100 milijonov svetlobnih let od Zemlje.
Odkritje je 17. avgusta ustvarila globalna mreža naprednih gravitacijskih interferometrov, sestavljena iz dveh detektorjev LIGO v ZDA in njihovega evropskega bratranca Device v Italiji. Odkritje je izjemno pomembno, nenazadnje tudi zato, ker pomaga razrešiti nekatere največje skrivnosti v astrofiziki - vključno z vzrokom svetlih žarkov, znanih kot "razpoki gama žarkov", in morda celo nastankom težkih elementov, kot je zlato.
Naslednja - v prvi osebi: Martin Hendry, profesor gravitacijske astronomije in kozmologije na univerzi v Glasgowu.
Kot član raziskovalnega sodelovanja LIGO sem bil navdušen, takoj ko sem videl neobdelane podatke. Naslednje obdobje je bilo vsekakor najbolj intenzivno in neprespano, a tudi vznemirljivo, v dveh mesecih moje kariere.
Objava prihaja nekaj tednov, potem ko so trije znanstveniki prejeli Nobelovo nagrado za fiziko za svoje pomembno delo, ki je privedlo do odkritja gravitacijskih valov, prvič objavljeno februarja 2016. Od takrat se nam odkrivanje gravitacijskih valov zaradi trčenja črnih lukenj vse bolj približa - zabeležili so še štiri podobne dogodke. A kolikor vemo, trčenje črnih lukenj samo odpre okno na temno stran vesolja. Luči iz takih dogodkov nismo mogli ujeti z nobenim instrumentom.
Toda GW170817 - naslov prireditve 17. avgusta - je vse spremenil. Ker sta bila vir valovanja tokrat dve "nevtronski zvezdi" - neverjetno gosti ostanki zvezd velikosti mesta, ki tehtajo več kot sonce. Te zvezde hitijo okoli druge z velikansko hitrostjo, nato pa se združijo v groznem trku, ki smo ga videli, osuplijo same tkanine prostora in časa.
Promocijski video:
Rešene uganke
Tisti vesoljski koncert je bil šele začetek. Astronomi že dolgo sumijo, da bi lahko bila združitev dveh nevtronskih zvezd uvertura za kratki razpon gama žarkov - močan nalet gama žarkov, ki oddajajo več energije v delcu sekunde, kot sonce počne v desetih milijard letih. Gama žarke opazujemo že desetletja, a nismo vedeli, kaj jih povzroča.
Vendar je NASA-in satelit Fermi v samo 1,7 sekunde po prihodu na Zemljo gravitacijskih valov iz GW170817 zaznal kratek razpok gama žarkov na istem območju neba. LIGO in Devica sta našla pištolo za kajenje in povezava med trki nevtronskih zvezd in kratkimi poruhi gama žarkov je bila končno vzpostavljena.
Kombinacija opazovanja gravitacijskega valovanja in gama žarkov je omogočila določitev položaja kozmične eksplozije z natančnostjo do 30 kvadratnih stopinj neba - ali 100-krat večjo od polne lune. To je omogočilo, da je celotna baterija astronomskih teleskopov, občutljivih na svetlobo iz celotnega elektromagnetnega spektra, iskala ta majhen delček neba v iskanju eksplozije. In našli so ga - v zadnjem delu precej skromne galaksije NGC4993, v ozvezdju Hydra.
V naslednjih dneh in tednih so astronomi opazovali agonijo, medtem ko so žerjavice od eksplozije utripale in ugasnile ter se lepo združile v sliko, ki opisuje tako imenovani "kilon". Rodi se, ko material, bogat s subatomskimi delci - nevtroni - iz prvotne fuzije, izstreli z veliko hitrostjo z eksplozijo gama žarkov. Vse to se vrže v okoliški prostor in vodi do proizvodnje težkih radioaktivnih elementov.
Nato nestabilni elementi razpadejo do stabilnega stanja z emisijo sevanja. To vodi k sijaju kilonove, kar smo potrdili z izdelavo podrobne karte. Naša opažanja so podprla tudi teorijo, da stabilni končni produkti teh reakcijskih verig vključujejo veliko plemenitih kovin, kot sta zlato in platina. Medtem ko smo sumili, da so nevtronske zvezde igrale ključno vlogo pri ustvarjanju teh elementov v vesolju, se zdi ta hipoteza veliko bolj prepričljiva. Dejansko bi kilonova, ki je nastala iz naplavin GW170817, lahko ustvarila tako zlato, kot celotna Zemlja - 1.000 bilijonov ton.
Ko so prvič opazili "intimno" kilonovo in videli, kako se dobro prilega razvitemu astronomskemu bloku zgodb, ki se je začel z združitvijo nevtronske zvezde, so astronomi naredili velik korak v razumevanju teh brutalnih kozmičnih dogodkov.
Ideja, da smo vsi narejeni iz zvezdnega prahu, je neverjetno priljubljena v kulturni zavesti - povsod, od dokumentarcev do besedil pesmi. Toda zanimiv koncept, da je zlato v naših poročnih prstanih in rolex urah izdelano iz nevtronskih zvezdnih prahu, je še toliko bolj zanimivo. Še bolj navdušujoč je ogromen potencial, ki se odpira v radikalnih novih pristopih raziskovanja vesolja.
Sodelovanje - z instrumenti, ki ne delujejo le na celotnem spektru svetlobe, ampak so občutljivi tudi na gravitacijske valove in celo nevtrine - astronomi so pripravljeni odpreti popolnoma novo okno v vesolje. Svoja opazovanja so na primer že uporabili za prvo skupno merjenje stopnje širitve vesolja z uporabo gravitacijskih valov in svetlobe.
V kratkem bodo sledili novi rezultati. S to eksplozijo se šele začenja novo in vznemirljivo obdobje večplastniške astronomije.
Ilya Khel
