Znanstveniki so prvič v zgodovini zabeležili gravitacijske valove iz združitve dveh nevtronskih zvezd - pretesnih predmetov z maso našega Sonca in velikosti Moskve. Nastali razpok gama-žarkov in kilonove porušitve je opazovalo približno 70 zemeljskih in vesoljskih opazovalnic - uspeli so si ogledati postopek sinteze težkih elementov, vključno z zlatom in platino, ki so jih napovedali teoretiki, in potrdili pravilnost hipotez o naravi skrivnostnih kratkih gama-eksplozij, so sporočili s tiskovne službe kolaboracije. LIGO / Devica, Evropski južni observatorij in observatorij Los Cumbres. Rezultati opazovanja lahko osvetlijo skrivnost strukture nevtronskih zvezd in nastanek težkih elementov v vesolju.
17. avgusta 2017 (ob 8:41 po ameriškem času na vzhodni obali, ko je bilo v Moskvi 15:41) so avtomatski sistemi na enem od dveh detektorjev opazovalnice gravitacijskega valovanja LIGO zabeležili prihod gravitacijskega vala iz vesolja. Signal je prejel oznako GW170817, to je bil peti primer pritrjevanja gravitacijskih valov od leta 2015, saj so bili prvič zabeleženi. Le tri dni prej je opazovalnica LIGO prvič slišala gravitacijski val skupaj z evropskim projektom Device.
Vendar je tokrat, samo dve sekundi po gravitacijskem dogodku, vesoljski teleskop Fermi zaznal gama-ram na južnem nebu. Skoraj v istem trenutku je evropsko-ruski vesoljski observatorij INTEGRAL izbruhnil.
Avtomatski sistemi za analizo podatkov opazovalnega urada LIGO so ugotovili, da sovpadanje teh dveh dogodkov izredno malo verjetno. Med iskanjem dodatnih informacij je bilo ugotovljeno, da je gravitacijski val videl drugi detektor LIGO, pa tudi evropski gravitacijski observatorij Devica. Astronomi po vsem svetu so bili opozorjeni na lov na vir gravitacijskih valov in gama žarkov, začelo se je veliko opazovalnic, med njimi Evropski južni observatorij in vesoljski teleskop Hubble.
Spreminjanje svetlosti in barve kilonove po eksploziji.
Naloga ni bila lahka - združeni podatki LIGO / Device, Fermija in INTEGRAL-a so nam omogočili, da začrtamo območje 35 kvadratnih stopinj - to je približno nekaj sto lunarnih diskov. Šele 11 ur kasneje je majhen teleskop Swope z merilnim ogledalom, ki se nahaja v Čilu, posnel prvo sliko domnevnega vira - videti je kot zelo svetla zvezda poleg eliptične galaksije NGC 4993 v ozvezdju Hydra. V naslednjih petih dneh je svetlost vira padla 20-krat, barva pa se je postopoma preusmerila iz modre v rdečo. Ves ta čas so objekt opazovali številni teleskopi v obsegu od rentgenskega do infrardečega, dokler se septembra galaksija ni preveč približala Soncu in postala nedostopna za opazovanje.
Znanstveniki so zaključili, da se je izvor izbruha nahajal v galaksiji NGC 4993 na razdalji približno 130 milijonov svetlobnih let od Zemlje. Neverjetno blizu, do sedaj so nam gravitacijski valovi prihajali z odmikov milijard svetlobnih let. Zahvaljujoč tej bližini smo jih lahko slišali. Izvor vala je bila združitev dveh predmetov z masami v območju od 1,1 do 1,6 sončne mase - to so bile lahko samo nevtronske zvezde.
Fotografija vira gravitacijskih valov - NGC 4993, z bliskavico v sredini.
Promocijski video:
Sama rafala je "zvenela" zelo dolgo - približno 100 sekund je združevanje črnih lukenj povzročilo sunke, ki so trajali del sekunde. Par nevtronskih zvezd se je vrtel okoli skupnega središča mase in postopoma izgubljal energijo v obliki gravitacijskih valov in se zbliževal. Ko se je razdalja med njimi zmanjšala na 300 kilometrov, so gravitacijski valovi postali dovolj močni, da so prizadeli območje občutljivosti gravitacijskih detektorjev LIGO / Virgo. Ko se dve nevtronski zvezdi združita v en kompaktni objekt (nevtronska zvezda ali črna luknja), se zgodi močan razpok gama sevanja.
Astronomi imenujejo take gama-žarke kratke gama-rafale, gama-teleskopi jih snemajo približno enkrat na teden. Če je narava dolgih GRB bolj razumljiva (njihovi viri so eksplozije supernove), glede virov kratkih sunkov ni bilo soglasja. Pojavila se je hipoteza, da nastajajo z združitvijo nevtronskih zvezd.
Zdaj so znanstveniki to hipotezo lahko prvič potrdili, saj zahvaljujoč gravitacijskim valovom poznamo maso spojenih komponent, kar dokazuje, da so to ravno nevtronske zvezde.
"Že desetletja sumimo, da kratki GRB ustvarjajo združitve nevtronskih zvezd. Zdaj, zahvaljujoč podatkom LIGO in Device o tem dogodku, imamo odgovor. Gravitacijski valovi nam povedo, da so imeli združeni predmeti mase, ki ustrezajo nevtronskim zvezdam, in razpok gama žarkov nam pove, da so ti predmeti komaj črne luknje, saj trčenje črnih lukenj ne bi smelo ustvarjati sevanja, "pravi Julie McEnery, projektna vodja v Fermi centru. vesoljski polet NASA z imenom Goddard.
Poleg tega so astronomi prvič dobili nedvoumno potrditev obstoja kilonskih (ali "makronskih") baterij, ki so približno 1000-krat močnejše od običajnih baterij Nova. Teoretiki so predvidevali, da lahko kilonovi nastanejo zaradi združitve nevtronskih zvezd ali nevtronske zvezde in črne luknje.
To sproži sintezo težkih elementov, ki temelji na zajemanju nevtronov z jedri (r-proces), zaradi česar se je v vesolju pojavilo veliko težkih elementov, kot so zlato, platina ali uran.
Po mnenju znanstvenikov lahko z eno eksplozijo kilonove lahko nastane ogromna količina zlata - do desetkratna masa Lune. Do zdaj so opazili le en dogodek, ki bi lahko bil eksplozija kilonove.
Zdaj so astronomi lahko prvič opazovali ne samo rojstvo kilonove, temveč tudi izdelke njenega "dela". Spektri, dobljeni s teleskopi Hubble in VLT (Very Large Telescope), so pokazali prisotnost cezija, telurja, zlata, platine in drugih težkih elementov, ki so nastali iz združitve nevtronskih zvezd.
"Do zdaj se podatki, ki smo jih prejeli, odlično ujemajo s teorijo. To je za teoretike triumf, potrditev absolutne resničnosti dogodkov, ki sta jih zabeležila opazovalnici LIGO in VIrgo, in izjemen dosežek ESO za pridobitev takih opazovanj kilonove, "pravi Stefano Covino, prvi avtor članka v Nature Astronomy.
Znanstveniki še nimajo odgovora na vprašanje, kaj ostane po združitvi nevtronskih zvezd - lahko gre za črno luknjo ali novo nevtronsko zvezdo, poleg tega ni povsem jasno, zakaj je bil razpok gama žarkov razmeroma šibek.
Gravitacijski valovi so valovi nihanj geometrije prostora-časa, njihov obstoj je predvidela splošna teorija relativnosti. Sodelovanje LIGO je prvič zanesljivo odkrilo februarja 2016 - 100 let po Einsteinovih napovedih.
Aleksander Voytyuk