Znanstvenici su prvi put u povijesti zabilježili gravitacijske valove spajanjem dviju neutronskih zvijezda - superzvučnih objekata s masom našeg Sunca i veličinom Moskve. Rezultirajući prasak gama zraka i kilonove praska promatralo je oko 70 zemaljskih i svemirskih opservatorija - mogli su vidjeti proces sinteze teških elemenata, uključujući zlato i platinu, koji su predviđali teoretičari, i potvrditi ispravnost hipoteza o prirodi tajanstvenih kratkih gama-rafala, izvijestila je tiskovna služba suradnje. LIGO / Djevica, Europski južni opservatorij i Los Cumbres opservatorij. Rezultati promatranja mogu osvijetliti tajnu strukture neutronskih zvijezda i stvaranje teških elemenata u Svemiru.
Ujutro, 17. kolovoza 2017. (u 8:41 sati na istočnoj obali SAD-a, kad je u Moskvi bilo 15:41), automatski sustavi na jednom od dva detektora LIGO opservatorije gravitacijskog vala zabilježili su dolazak gravitacijskog vala iz svemira. Signal je dobio oznaku GW170817, ovo je bio peti slučaj fiksiranja gravitacijskih valova od 2015. godine, od kada su prvi put zabilježeni. Samo tri dana ranije, opservatorij LIGO prvi je put čuo gravitacijski val zajedno s europskim projektom Djevica.
Međutim, ovaj put, samo dvije sekunde nakon gravitacijskog događaja, svemirski teleskop Fermi otkrio je gama-zrake na južnom nebu. Gotovo u istom trenutku europska i ruska svemirska opservatorija INTEGRAL vidjela je izbijanje.
Sustavi automatske analize podataka u opservatoriju LIGO zaključili su da je slučajnost ova dva događaja izuzetno mala vjerojatnost. Tijekom potrage za dodatnim informacijama, otkriveno je da je gravitacijski val vidio drugi LIGO detektor, kao i europski gravitacijski opservatorij Djevica. Astronomi širom svijeta bili su upozoreni na lov na izvor gravitacijskih valova i gama-rafala, počela su mnoga opservatorija, uključujući Europski opservatorij na jugu i svemirski teleskop Hubble.
Promjena svjetline i boje kilonove nakon eksplozije.
Zadatak nije bio lak - kombinirani podaci LIGO / Djevica, Fermija i INTEGRAL-a omogućili su obris površine od 35 četvornih stupnjeva - ovo je približno područje od nekoliko stotina lunarnih diskova. Samo 11 sati kasnije, mali teleskop Swope s metarskim zrcalom smještenim u Čileu napravio je prvu sliku navodnog izvora - izgledao je poput vrlo svijetle zvijezde pored eliptične galaksije NGC 4993 u zviježđu Hydra. Tijekom sljedećih pet dana svjetlina izvora se smanjila 20 puta, a boja se postepeno prebacivala iz plave u crvenu. Sve to vrijeme predmet su opažali mnogi teleskopi u rasponima od X-zraka do infracrvenog zračenja, sve dok u rujnu galaksija nije bila preblizu Suncu i postala je nedostupna za promatranje.
Znanstvenici su zaključili da se izvor izbijanja nalazio u galaksiji NGC 4993 na udaljenosti od oko 130 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Nevjerojatno je blizu, do sada su nam gravitacijski valovi stizali s udaljenosti od milijardi svjetlosnih godina. Zahvaljujući toj bliskosti, uspjeli smo ih čuti. Izvor vala bilo je spajanje dva objekta s masama u rasponu od 1,1 do 1,6 solarnih masa - to bi mogle biti samo neutronske zvijezde.
Fotografija izvora gravitacijskih valova - NGC 4993, sa bljeskalicom u sredini.
Promotivni video:
Sama rafala „zvučala je“vrlo dugo - oko 100 sekundi, spajanjem crnih rupa nastali su pragovi koji su trajali djelić sekunde. Par neutronskih zvijezda vrtio se oko zajedničkog središta mase, postupno gubeći energiju u obliku gravitacijskih valova i konvergirajući se. Kad se udaljenost između njih smanjila na 300 kilometara, gravitacijski valovi postali su dovoljno moćni da zahvate zonu osjetljivosti gravitacijskih detektora LIGO / Virgo. Kad se dvije neutronske zvijezde spoje u jedan kompaktni objekt (neutronska zvijezda ili crna rupa), dolazi do snažnog praska gama zračenja.
Astronomi nazivaju takve gama-snimke kratkim gama-rafalima, gama-teleskopi ih snimaju otprilike jednom tjedno. Ako je priroda dugih GRB-ova razumljivija (njihovi izvori su eksplozije supernove), nije postojao konsenzus o izvorima kratkih rafala. Postojala je hipoteza da nastaju spajanjem neutronskih zvijezda.
Sada su znanstvenici prvi put uspjeli potvrditi ovu hipotezu, jer zahvaljujući gravitacijskim valovima znamo masu spojenih komponenata, što dokazuje da su to upravo neutronske zvijezde.
„Desetljećima smo sumnjali da kratki GRB generiraju spajanje neutronskih zvijezda. Sada, zahvaljujući podacima LIGO-a i Djevice o ovom događaju, imamo odgovor. Gravitacijski valovi govore nam da su spojeni objekti imali mase koje odgovaraju neutronskim zvijezdama, a prasak gama zraka govori nam da ovi objekti teško mogu biti crne rupe, budući da sudar crnih rupa ne bi trebao stvarati zračenje , kaže Julie McEnery, projektna voditeljica u Fermi centru. svemirski let NASA nazvan Goddard.
Osim toga, astronomi su prvi put dobili nedvosmislenu potvrdu o postojanju kilonskih (ili "makronskih") balona, koji su oko 1000 puta snažniji od konvencionalnih novih baklja. Teoretičari su predviđali da kilonovi mogu nastati spajanjem neutronskih zvijezda ili neutronske zvijezde i crne rupe.
To pokreće sintezu teških elemenata, koja se temelji na hvatanju neutrona jezgrama (r-proces), zbog čega su se mnogi teški elementi, poput zlata, platine ili urana, pojavili u Svemiru.
Prema znanstvenicima, uz jednu eksploziju kilonove, može nastati ogromna količina zlata - do deset puta veća od mase Mjeseca. Do sada je primijećen samo jedan događaj koji bi mogao biti eksplozija kilonove.
Sada su astronomi mogli prvi put promatrati ne samo rođenje kilonove, već i proizvode njenog "rada". Spektri dobiveni teleskopima Hubble i VLT (Very Large Telescope) pokazali su prisutnost cezija, telura, zlata, platine i drugih teških elemenata formiranih od spajanja neutronskih zvijezda.
"Za sada se podaci koje smo dobili u velikoj suglasnosti s teorijom. To je trijumf za teoretičare, potvrda apsolutne stvarnosti događaja koje su zabilježili opservatorije LIGO i VIrgo, i izvanredno postignuće ESO-a da dobije takva opažanja kilonove ", kaže Stefano Covino, prvi autor članka u Nature Astronomy.
Znanstvenici još nemaju odgovor na pitanje što ostaje nakon spajanja neutronskih zvijezda - to može biti ili crna rupa ili nova neutronska zvijezda, štoviše, nije sasvim jasno zašto je pucanje gama zraka bilo relativno slabo.
Gravitacijski valovi su valovi oscilacije geometrije prostora-vremena, čije je postojanje predviđeno općom teorijom relativnosti. Suradnja LIGO prvi put su najavili svoje pouzdano otkrivanje u veljači 2016. - 100 godina nakon Einsteinovih predviđanja.
Alexander Voytyuk