Συγχώνευση αστέρα νετρονίων και μαύρης τρύπας. Οι επιστήμονες έχουν πιάσει τα κύματα από τη συγχώνευση αστέρων νετρονίων για πρώτη φορά. Ποια είναι η σημασία αυτής της ανακάλυψης
ESO / L. Calçada / Μ. Kornmesser
Οι επιστήμονες για πρώτη φορά στην ιστορία κατέγραψαν βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων - υπερπυκνών αντικειμένων με μάζα από τον Sunλιο μας και το μέγεθος της Μόσχας. Η προκύπτουσα έκρηξη ακτίνων γάμμα και μια έκρηξη κιλόνοβας παρατηρήθηκαν από περίπου 70 επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια-μπόρεσαν να δουν τη διαδικασία σύνθεσης βαρέων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού και της πλατίνας, όπως προβλέπεται από τους θεωρητικούς και να επιβεβαιώσουν την ορθότητα υποθέσεις σχετικά με τη φύση των μυστηριωδών σύντομων εκρήξεων ακτίνων γάμμα, ανέφερε η υπηρεσία τύπου της συνεργασίας.LIGO / Virgo, European Southern Observatory και Los Cumbres Observatory. Τα αποτελέσματα της παρατήρησης μπορούν να ρίξουν φως στο σύμπαν και στο εσωτερικό του.
Το πρωί της 17ης Αυγούστου 2017 (στις 8:41 π.μ. ώρα Ανατολικής Ακτής των ΗΠΑ, όταν ήταν 3:41 μ.μ. στη Μόσχα), αυτόματα συστήματα σε έναν από τους δύο ανιχνευτές του παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων LIGO κατέγραψαν την άφιξη ενός βαρυτικού κύμα από το διάστημα. Το σήμα έλαβε την ονομασία GW170817, αυτή ήταν η πέμπτη περίπτωση ασφάλισης βαρυτικά κύματααπό το 2015, από την πρώτη εγγραφή τους. Μόλις τρεις ημέρες πριν, το παρατηρητήριο LIGO για πρώτη φορά "" βαρυτικό κύμα μαζί με Ευρωπαϊκό έργοΠαρθένος.
Ωστόσο, αυτή τη φορά, μόλις δύο δευτερόλεπτα μετά το βαρυτικό γεγονός, το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi εντόπισε μια έκρηξη ακτίνων γάμμα στον νότιο ουρανό. Σχεδόν την ίδια στιγμή, το ευρωπαϊκό-ρωσικό διαστημικό παρατηρητήριο INTEGRAL είδε την έξαρση.
Τα αυτόματα συστήματα ανάλυσης δεδομένων του παρατηρητηρίου LIGO κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η σύμπτωση αυτών των δύο γεγονότων είναι εξαιρετικά απίθανη. Κατά την αναζήτηση πρόσθετων πληροφοριών, διαπιστώθηκε ότι το βαρυτικό κύμα φάνηκε και από τον δεύτερο ανιχνευτή LIGO, αλλά δεν καταγράφηκε από το Ευρωπαϊκό βαρυτικό παρατηρητήριο Παρθένος. Οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο ειδοποιήθηκαν για το κυνήγι της πηγής των βαρυτικών κυμάτων και των εκρήξεων ακτίνων γάμα, άρχισαν πολλά παρατηρητήρια, συμπεριλαμβανομένου του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble.
Αλλάζοντας τη φωτεινότητα και το χρώμα της kilonova μετά την έκρηξη
Το έργο δεν ήταν εύκολο - τα συνδυασμένα δεδομένα LIGO / Virgo, Fermi και INTEGRAL επέτρεψαν να σκιαγραφηθεί μια περιοχή 35 τετραγωνικών μοιρών - αυτή είναι μια κατά προσέγγιση περιοχή αρκετών εκατοντάδων σεληνιακών δίσκων. Μόλις 11 ώρες αργότερα, ένα μικρό τηλεσκόπιο Swope με μετρητή καθρέφτη, που βρίσκεται στη Χιλή, έβγαλε την πρώτη φωτογραφία της υποτιθέμενης πηγής - έμοιαζε με ένα πολύ φωτεινό αστέρι δίπλα στον ελλειπτικό γαλαξία NGC 4993 στον αστερισμό ydδρα. Τις επόμενες πέντε ημέρες, η φωτεινότητα της πηγής μειώθηκε 20 φορές και το χρώμα σταδιακά μεταβλήθηκε από το μπλε στο κόκκινο. Όλο αυτό το διάστημα, το αντικείμενο παρατηρήθηκε από πολλά τηλεσκόπια σε περιοχές από ακτίνες Χ έως υπέρυθρες, μέχρι που τον Σεπτέμβριο ο γαλαξίας ήταν πολύ κοντά στον Sunλιο και έγινε απρόσιτος για παρατήρηση.
Οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η πηγή της επιδημίας εντοπίστηκε στον γαλαξία NGC 4993 σε απόσταση περίπου 130 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Είναι απίστευτα κοντά, μέχρι τώρα μας έχουν έρθει βαρυτικά κύματα από αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Χάρη σε αυτή την εγγύτητα, μπορέσαμε να τους ακούσουμε. Η πηγή του κύματος ήταν η συγχώνευση δύο αντικειμένων με μάζες στην περιοχή από 1,1 έως 1,6 ηλιακές μάζες - αυτά θα μπορούσαν να είναι μόνο αστέρια νετρονίων.
Φωτογραφία της πηγής των βαρυτικών κυμάτων - NGC 4993, στο κέντρο είναι ορατή μια λάμψη
VLT / VIMOS. VLT / MUSE, MPG / ESO
Η ίδια η έκρηξη "ακούστηκε" για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα - περίπου 100 δευτερόλεπτα, η συγχώνευση των μαύρων τρυπών έδωσε ριπές διάρκειας ενός κλάσματος του δευτερολέπτου. Ένα ζευγάρι αστέρων νετρονίων περιστράφηκε γύρω από ένα κοινό κέντρο μάζας, χάνοντας σταδιακά ενέργεια με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων και συγκλίνει. Όταν η απόσταση μεταξύ τους μειώθηκε στα 300 χιλιόμετρα, τα κύματα βαρύτητας έγιναν αρκετά ισχυρά για να χτυπήσουν τη ζώνη ευαισθησίας των ανιχνευτών βαρύτητας LIGO / Virgo. Όταν δύο αστέρια νετρονίων συγχωνεύονται σε ένα συμπαγές αντικείμενο (αστέρι νετρονίων ή μαύρη τρύπα), συμβαίνει μια ισχυρή έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα.
Οι αστρονόμοι αποκαλούν τέτοιες εκρήξεις ακτίνων γάμμα μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα · τα τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα τις καταγράφουν περίπου μία φορά την εβδομάδα. Εάν η φύση των μεγάλων GRB είναι πιο κατανοητή (οι πηγές τους είναι εκρήξεις σουπερνόβα), δεν υπήρξε συναίνεση σχετικά με τις πηγές των σύντομων εκρήξεων. Υπήρχε μια υπόθεση ότι δημιουργούνται από συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων.
Τώρα οι επιστήμονες μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν αυτήν την υπόθεση για πρώτη φορά, επειδή χάρη στα βαρυτικά κύματα γνωρίζουμε τη μάζα των συγχωνευμένων συστατικών, γεγονός που αποδεικνύει ότι πρόκειται για αστέρια νετρονίων ακριβώς.
«Για δεκαετίες υποπτευόμαστε ότι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμα δημιουργούν συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων. Τώρα, χάρη στα δεδομένα της LIGO και της Παρθένου για αυτό το γεγονός, έχουμε μια απάντηση. Τα βαρυτικά κύματα μας λένε ότι τα συγχωνευμένα αντικείμενα είχαν μάζες που αντιστοιχούσαν σε αστέρια νετρονίων και η έκρηξη ακτίνων γάμα μας λέει ότι αυτά τα αντικείμενα δύσκολα θα μπορούσαν να είναι μαύρες τρύπες, καθώς η σύγκρουση των μαύρων οπών δεν πρέπει να προκαλεί ακτινοβολία », λέει η Julie McEnery, υπεύθυνη έργου. στο Κέντρο Fermi. διαστημικές πτήσειςΗ NASA πήρε το όνομά της από τον Goddard.
Επιπλέον, οι αστρονόμοι για πρώτη φορά έλαβαν σαφή επιβεβαίωση της ύπαρξης φωτοβολίδων κιλών (ή "μακρόν"), οι οποίες είναι περίπου 1000 φορές ισχυρότερες από τις συμβατικές φωτοβολίδες της Νόβα. Οι θεωρητικοί προέβλεψαν ότι τα kilonovs θα μπορούσαν να προκύψουν από τη συγχώνευση αστέρων νετρονίων ή ενός αστέρα νετρονίων και μιας μαύρης τρύπας.
Αυτό ενεργοποιεί τη σύνθεση βαρέων στοιχείων με βάση τη σύλληψη νετρονίων από πυρήνες (διαδικασία r), με αποτέλεσμα πολλά από τα βαριά στοιχεία όπως ο χρυσός, η πλατίνα ή το ουράνιο να εμφανίστηκαν στο Σύμπαν.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, με μια έκρηξη μιας κιλόνοβας, μπορεί να προκύψει μια τεράστια ποσότητα χρυσού - έως και δέκα φορές τη μάζα του φεγγαριού. Μέχρι τώρα, έχει παρατηρηθεί μόνο ένα γεγονός που.
Τώρα οι αστρονόμοι μπόρεσαν να παρατηρήσουν για πρώτη φορά όχι μόνο τη γέννηση της κιλόνοβα, αλλά και τα προϊόντα της "εργασίας" της. Τα φάσματα που ελήφθησαν με τα τηλεσκόπια Hubble και VLT (Very Large Telescope) έδειξαν την παρουσία καισίου, τελλουρίου, χρυσού, πλατίνας και άλλων βαρέων στοιχείων που σχηματίστηκαν από τη συγχώνευση αστέρων νετρονίων.
«Μέχρι στιγμής, τα δεδομένα που έχουμε λάβει συμφωνούν άριστα με τη θεωρία. Αυτός είναι ένας θρίαμβος για τους θεωρητικούς, επιβεβαίωση της απόλυτης πραγματικότητας των γεγονότων που καταγράφηκαν από τα παρατηρητήρια LIGO και Virgo και ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα από την ESO, η οποία κατάφερε να λάβει τέτοιες παρατηρήσεις της kilonova », λέει ο Stefano Covino, ο πρώτος συγγραφέας ενός από τα άρθρα στο Αστρονομία της φύσης.
Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη απάντηση στο ερώτημα τι μένει μετά τη συγχώνευση των αστέρων νετρονίων - μπορεί να είναι είτε μια μαύρη τρύπα είτε ένα νέο αστέρι νετρονίων, επιπλέον, δεν είναι απολύτως σαφές γιατί η έκρηξη ακτίνων γάμμα ήταν σχετικά αδύναμη Το
Τα βαρυτικά κύματα είναι κύματα ταλάντωσης της γεωμετρίας του χωροχρόνου, η ύπαρξη των οποίων είχε προβλεφθεί από τη γενική θεωρία της σχετικότητας. Για πρώτη φορά σχετικά με την αξιόπιστη ανίχνευσή τους, η συνεργασία LIGO τον Φεβρουάριο του 2016 - 100 χρόνια μετά τις προβλέψεις του Αϊνστάιν. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το τι είναι τα βαρυτικά κύματα και πώς μπορούν να βοηθήσουν στην εξερεύνηση του Σύμπαντος στα ειδικά υλικά μας - "" και ".
Αλέξανδρος Βότυουκ
ΜΟΣΧΑ, 16 Οκτωβρίου. / TASS /. Οι ανιχνευτές LIGO (Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory, USA) και Virgo (παρόμοιο παρατηρητήριο στην Ιταλία) ήταν οι πρώτοι που κατέγραψαν βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Τα εγκαίνια ανακοινώθηκαν τη Δευτέρα κατά τη διάρκεια μιας διεθνούς συνέντευξης Τύπου που πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονα στη Μόσχα, την Ουάσιγκτον και σε πολλές πόλεις άλλων χωρών.
«Οι επιστήμονες κατέγραψαν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων και αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε όχι μόνο σε συμβολόμετρα λέιζερ που καταγράφουν βαρυτικά κύματα, αλλά και χρησιμοποιώντας διαστημικά παρατηρητήρια (INTEGRAL, Fermi) και επίγεια τηλεσκόπια που καταγράφουν ηλεκτρομαγνητικά Συνολικά, αυτό το φαινόμενο παρατηρήθηκε περίπου 70 επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένου του δικτύου ρομποτικών τηλεσκοπίων MASTER (Lomonosov Moscow State University) », ανέφερε η υπηρεσία Τύπου του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας.
Πότε και πώς καταχωρήθηκε
Η ανακάλυψη, την οποία ανέφεραν οι επιστήμονες τη Δευτέρα, έγινε στις 17 Αυγούστου. Τότε και οι δύο ανιχνευτές LIGO κατέγραψαν ένα βαρυτικό σήμα, που ονομάστηκε GW170817. Οι πληροφορίες που παρέχονται από τον τρίτο ανιχνευτή Παρθένου βελτίωσαν σημαντικά τον εντοπισμό του διαστημικού γεγονότος.
Σχεδόν ταυτόχρονα, περίπου δύο δευτερόλεπτα μετά τα βαρυτικά κύματα, το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi της NASA και το INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory / INTEGRAL ανίχνευσαν εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Τις επόμενες ημέρες, οι επιστήμονες κατέγραψαν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε άλλες περιοχές, συμπεριλαμβανομένων των ακτίνων Χ, των υπεριωδών, των οπτικών, των υπέρυθρων και των ραδιοκυμάτων.
Τα σήματα από τους ανιχνευτές LIGO έδειξαν ότι τα καταγεγραμμένα βαρυτικά κύματα εκπέμπονται από δύο αστροφυσικά αντικείμενα που περιστρέφονται το ένα μεταξύ τους και βρίσκονται σε σχετικά κοντινή απόσταση - περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός - από τη Γη. Αποδείχθηκε ότι τα αντικείμενα ήταν λιγότερο ογκώδη από τις δυαδικές μαύρες τρύπες που ανακαλύφθηκαν προηγουμένως LIGO και Παρθένος. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς, οι μάζες τους κυμαίνονταν από 1,1 έως 1,6 ηλιακές μάζες, η οποία εμπίπτει στην περιοχή των μαζών των αστέρων νετρονίων, η μικρότερη και πυκνότερη μεταξύ των άστρων. Η τυπική τους ακτίνα είναι μόνο 10-20 χιλιόμετρα.
Ενώ το σήμα από τη συγχώνευση δυαδικών μαύρων οπών ήταν συνήθως εντός της περιοχής ευαισθησίας των ανιχνευτών LIGO για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, το σήμα που καταγράφηκε στις 17 Αυγούστου διήρκεσε περίπου 100 δευτερόλεπτα. Περίπου δύο δευτερόλεπτα μετά τη συγχώνευση των άστρων, υπήρξε μια έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα, η οποία καταγράφηκε από διαστημικά τηλεσκόπια γάμμα.
Η ταχεία ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από την ομάδα LIGO-Virgo, σε συνδυασμό με την ανίχνευση ακτινοβολίας γάμμα, επέτρεψαν την παρατήρηση οπτικών και ραδιοτηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο.
Έχοντας λάβει τις συντεταγμένες, πολλά παρατηρητήρια μπόρεσαν να ξεκινήσουν την αναζήτηση στην περιοχή του ουρανού όπου το γεγονός υποτίθεται ότι συνέβη μέσα σε λίγες ώρες. Ένα νέο σημείο φωτός που θυμίζει Νέο αστέρι, ανακαλύφθηκε με οπτικά τηλεσκόπια, και ως αποτέλεσμα, περίπου 70 παρατηρητήρια στη γη και στο διάστημα παρατήρησαν αυτό το γεγονός σε διάφορα εύρη μήκους κύματος.
Τις ημέρες που ακολούθησαν τη σύγκρουση, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία καταγράφηκε στις περιοχές ακτίνων Χ, υπεριωδών, οπτικών, υπέρυθρων και ραδιοκυμάτων.
"Για πρώτη φορά, σε αντίθεση με τις" μοναχικές "συγχωνεύσεις των μαύρων τρυπών, ένα" συνοδευτικό "συμβάν καταγράφηκε όχι μόνο από ανιχνευτές βαρύτητας, αλλά και από οπτικά και τηλεσκόπια νετρίνων. Που είναι μέρος μιας ομάδας Ρώσων επιστημόνων που συμμετείχαν στην παρατήρηση του φαινομένου, υπό την ηγεσία του καθηγητή του τμήματος φυσικής του κρατικού πανεπιστημίου της Μόσχας Valery Mitrofanov.
Οι θεωρητικοί προβλέπουν ότι όταν συγκρούονται αστέρια νετρονίων, θα πρέπει να εκπέμπονται βαρυτικά κύματα και ακτίνες γάμμα, καθώς και ισχυροί πίδακες ύλης, συνοδευόμενοι από ακτινοβολία Ηλεκτρομαγνητικά κύματασε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων.
Το GRB που εντοπίστηκε είναι το λεγόμενο σύντομο GRB. Προηγουμένως, οι επιστήμονες προέβλεπαν μόνο ότι σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμα δημιουργούνται όταν τα αστέρια νετρονίων συγχωνεύονται, και τώρα αυτό επιβεβαιώνεται από παρατηρήσεις. Αλλά παρά το γεγονός ότι η πηγή του μικρού GRB που ανιχνεύτηκε ήταν από τις πιο κοντινές στη Γη που ήταν ακόμα ορατή, η έκρηξη από μόνη της ήταν εκπληκτικά αδύναμη για αυτήν την απόσταση. Τώρα οι επιστήμονες πρέπει να βρουν μια εξήγηση για αυτό το γεγονός.
Με την ταχύτητα του φωτός
Κατά τη στιγμή της σύγκρουσης, το μεγαλύτερο μέρος των δύο αστέρων νετρονίων συγχωνεύθηκε σε ένα εξαιρετικά πυκνό αντικείμενο που εκπέμπει ακτίνες γάμμα. Οι πρώτες μετρήσεις της ακτινοβολίας γάμμα, σε συνδυασμό με την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, υποστηρίζουν την πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν, δηλαδή ότι τα κύματα βαρύτητας ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός.
"YouTube / Georgia Tech"
"Σε όλες τις προηγούμενες περιπτώσεις, η συγχώνευση των μαύρων τρυπών ήταν η πηγή των βαρυτικών κυμάτων. Παραδόξως, οι μαύρες τρύπες είναι πολύ απλά αντικείμενα που αποτελούνται αποκλειστικά από καμπύλο χώρο και ως εκ τούτου περιγράφονται πλήρως από τους γνωστούς νόμους της γενικής σχετικότητας. Ταυτόχρονα, η δομή αστέρων νετρονίων και, ιδίως, η εξίσωση της κατάστασης της ύλης νετρονίων δεν είναι ακόμη γνωστή με ακρίβεια. Επομένως, η μελέτη σημάτων από τη συγχώνευση αστέρων νετρονίων θα μας επιτρέψει να λάβουμε έναν τεράστιο όγκο νέων πληροφοριών σχετικά με τις ιδιότητες της υπερπυκνής ύλης σε ακραίες συνθήκες συνθήκες », δήλωσε ο καθηγητής της Σχολής Φυσικής του Κρατικού Πανεπιστημίου της Μόσχας Farit Khalili, ο οποίος συμπεριλήφθηκε επίσης στην ομάδα Mitrofanov.
Εργοστάσιο βαρέων στοιχείων
Οι θεωρητικοί προέβλεψαν ότι θα δημιουργηθεί μια «κιλόνοβα» ως αποτέλεσμα της συγχώνευσης. Αυτό είναι ένα φαινόμενο στο οποίο το υλικό που απομένει από τη σύγκρουση αστέρων νετρονίων λάμπει έντονα και εκτοξεύεται από την περιοχή σύγκρουσης πολύ στο διάστημα. Αυτό δημιουργεί διαδικασίες που δημιουργούν βαριά στοιχεία όπως μόλυβδο και χρυσό. Η παρατήρηση μετά τη λάμψη μιας συγχώνευσης αστέρων νετρονίων καθιστά δυνατή τη λήψη πρόσθετων πληροφοριών για τα διάφορα στάδια αυτής της συγχώνευσης, για την αλληλεπίδραση του σχηματιζόμενου αντικειμένου με περιβάλλονκαι τις διαδικασίες που παράγουν τα βαρύτερα στοιχεία στο σύμπαν.
"Κατά τη διαδικασία της σύντηξης, καταγράφηκε ο σχηματισμός βαρέων στοιχείων. Ως εκ τούτου, μπορούμε ακόμη και να μιλήσουμε για ένα γαλαξιακό εργοστάσιο για την παραγωγή βαρέων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού - άλλωστε, αυτό το μέταλλο ενδιαφέρει περισσότερο τους γήινους. έχουν αρχίσει να προτείνουν μοντέλα που θα εξηγούσαν τις παρατηρούμενες παραμέτρους αυτής της σύντηξης », σημείωσε ο Vyatchanin.
Σχετικά με τη συνεργασία LIGO-LSC
Επιστημονική συνεργασία Η LIGO-LSC (LIGO Scientific Cooperation) συγκεντρώνει περισσότερους από 1200 επιστήμονες από 100 ινστιτούτα διαφορετικές χώρες... Το παρατηρητήριο LIGO χτίζεται και λειτουργεί από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας και της Μασαχουσέτης. Ο συνεργάτης του LIGO είναι η συνεργασία Virgo, στην οποία απασχολούνται 280 Ευρωπαίοι επιστήμονες και μηχανικοί από 20 ερευνητικές ομάδες. Ο ανιχνευτής Παρθένος βρίσκεται κοντά στην Πίζα (Ιταλία).
Δύο ερευνητικές ομάδες από τη Ρωσία συμμετέχουν στην έρευνα της Επιστημονικής Συνεργασίας LIGO: μια ομάδα της Σχολής Φυσικής της Μόσχας κρατικό Πανεπιστήμιοπου πήρε το όνομά του από τον M.V. Λομονόσοφ και η ομάδα του Ινστιτούτου Εφαρμοσμένης Φυσικής της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Νίζνι Νόβγκοροντ). Η έρευνα υποστηρίζεται από το Ρωσικό Foundationδρυμα Βασικής Έρευνας και το Scienceδρυμα Ρωσικής Επιστήμης.
Οι ανιχνευτές LIGO το 2015 κατέγραψαν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα από σύγκρουση μαύρων οπών και τον Φεβρουάριο του 2016 η ανακάλυψη ανακοινώθηκε σε συνέντευξη Τύπου. Το 2017, οι Αμερικανοί φυσικοί Rainer Weiss, Kip Thorne και Berry Barish απονεμήθηκαν το Νόμπελ Φυσικής για την καθοριστική συμβολή τους στο έργο LIGO, καθώς και για την «παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων».
Βαρυτικά κύματα που δημιουργούνται κατά τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Η εκδήλωση ορίστηκε ως GW170817. Η έκρηξη ακτίνων γάμμα και η έξαρση kilonova που ακολούθησε τη συγχώνευση παρατηρήθηκε από περίπου 70 επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια, που κυμαίνονται από το ESO έως το Hubble. Σε πραγματικό χρόνο, οι αστρονόμοι είδαν τη διαδικασία σύνθεσης βαρέων στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού και της πλατίνας, όπως προβλέφθηκε από τους θεωρητικούς και επιβεβαίωσαν την ορθότητα των υποθέσεων σχετικά με τη φύση των μυστηριωδών σύντομων εκρήξεων ακτίνων γάμμα. Βρέθηκε επίσης για τον τόπο της συγχώνευσης των άστρων νετρονίων. Είναι στον γαλαξία NGC 4993, 130 εκατομμύρια sv. μεγάλο.
Ενώ οι περισσότεροι επιστήμονες επικέντρωσαν τις περαιτέρω προσπάθειές τους στη μελέτη των άμεσων προϊόντων της σύντηξης, μια ομάδα Αμερικανών αστροφυσικών προσπάθησε να απαντήσει στο ερώτημα ποιο αντικείμενο σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα κοσμικού ατυχήματος. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο Chandra. Αναλύοντας τα δεδομένα των ακτίνων Χ GW170817, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αντιστοιχούν σε αστρική μάζα μαύρης τρύπας.
Επίσης πρόσφατα στο περιοδικό Nature δημοσιεύθηκαν τα αποτελέσματα μιας άλλης μελέτης στο GW170817. Οι επιστήμονες προσπάθησαν να βρουν μια απάντηση στο ερώτημα τι προκάλεσε μερικές από τις παραξενιές της επιδημίας. Για παράδειγμα, οι περισσότεροι ερευνητές υπέθεσαν ότι η συγχώνευση των άστρων νετρονίων θα έπρεπε να οδηγήσει στο σχηματισμό μικροσκοπικών εκρήξεων ακτίνων γάμμα - αλλά αυτό δεν παρατηρήθηκε.
Τα δεδομένα του τηλεσκοπίου έδειξαν την αιτία αυτής και άλλων ανωμαλιών. Το υπόλοιπο των αστέρων νετρονίων περιβάλλεται από ένα πυκνό κουκούλι πυρακτωμένου αερίου, το οποίο συγκρούστηκε με δέσμες πλάσματος που εκτοξεύθηκαν κατά τη συγχώνευση αυτών των αντικειμένων. Αυτή η σύγκρουση «ξεσήκωσε» το αέριο, το επιτάχυνε στο 30-50% περίπου της ταχύτητας του φωτός, κάνοντάς το να λάμπει. Η ύπαρξη ενός κουκουλιού θερμού αερίου εξηγεί καλά πολλά από τα χαρακτηριστικά της συγχώνευσης. Για παράδειγμα, σε ποια ακολουθία θα παρατηρηθούν τα αποτελέσματα ενός φλας σε διαφορετικές περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, καθώς και το γεγονός ότι αυτό το αντικείμενο θα γίνεται όλο και πιο φωτεινό στα ραδιοκύματα.
Στις 16 Οκτωβρίου, οι αστρονόμοι ανέφεραν ότι στις 17 Αυγούστου, για πρώτη φορά στην ιστορία, κατέγραψαν βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρια νετρονίων... Οι παρατηρήσεις πραγματοποιήθηκαν από 70 ομάδες επιστημόνων και ένα από τα άρθρα σχετικά με αυτό το συμβάν συγγραφόταν από 4.600 αστρονόμους - περισσότερο από το ένα τρίτο όλων των αστρονόμων στον κόσμο. Ο ιστότοπος N + 1 σε ένα μακρύ άρθρο είπε γιατί αυτή είναι μια σημαντική ανακάλυψη και σε ποιες ερωτήσεις θα βοηθήσει να απαντηθούν.
Πώς έγιναν όλα;
Στις 17 Αυγούστου 2017, στις 15:41:04 ώρα Μόσχας, ο ανιχνευτής του παρατηρητηρίου LIGO στο Χάνφορντ (Ουάσινγκτον) άκουσε ένα ρεκόρ μακρύ βαρυτικό κύμα - το σήμα διήρκεσε περίπου εκατό δευτερόλεπτα. Αυτό είναι πολύ μεγάλο κενόχρόνος - για σύγκριση, οι προηγούμενες τέσσερις σταθεροποιήσεις βαρυτικών κυμάτων διήρκεσαν όχι περισσότερο από τρία δευτερόλεπτα. Το πρόγραμμα αυτόματης ειδοποίησης ενεργοποιήθηκε. Οι αστρονόμοι έλεγξαν τα δεδομένα: αποδείχθηκε ότι ο δεύτερος ανιχνευτής LIGO (στη Λουιζιάνα) κατέγραψε επίσης ένα κύμα, αλλά η αυτόματη σκανδάλη δεν λειτούργησε λόγω βραχυπρόθεσμου θορύβου.
1,7 δευτερόλεπτα αργότερα από την ενεργοποίηση του ανιχνευτή στο Χάνφορντ, ανεξάρτητα από αυτό αυτόματο σύστηματα τηλεσκόπια Fermi και Integral, παρατηρητήρια ακτίνων γάμμα στο διάστημα, παρατηρώντας μερικά από τα πιο ενεργητικά γεγονότα στο Σύμπαν. Τα όργανα ανίχνευσαν ένα έντονο φλας και καθόρισαν χοντρικά τις συντεταγμένες του. Σε αντίθεση με το βαρυτικό σήμα, η φωτοβολίδα διήρκεσε μόνο δύο δευτερόλεπτα. Είναι ενδιαφέρον ότι το ρωσο-ευρωπαϊκό "Integral" παρατήρησε την έκρηξη ακτίνων γάμμα με "περιφερειακή όραση"-τους "προστατευτικούς κρυστάλλους" του κύριου ανιχνευτή. Ωστόσο, αυτό δεν εμπόδισε την τριγωνοποίηση του σήματος.
Περίπου μία ώρα αργότερα, το LIGO έστειλε πληροφορίες σχετικά με τις πιθανές συντεταγμένες της πηγής των βαρυτικών κυμάτων - ήταν δυνατό να καθοριστεί αυτή η περιοχή λόγω του γεγονότος ότι το σήμα έγινε αντιληπτό από τον ανιχνευτή Παρθένο. Από τις καθυστερήσεις με τις οποίες οι ανιχνευτές άρχισαν να λαμβάνουν το σήμα, έγινε σαφές ότι, πιθανότατα, η πηγή βρίσκεται στο νότιο ημισφαίριο: πρώτα, το σήμα έφτασε στην Παρθένο και μόνο τότε, 22 χιλιοστά του δευτερολέπτου αργότερα, καταγράφηκε από το παρατηρητήριο LIGO Το Η αρχική περιοχή που συνιστάται για αναζήτηση ήταν 28 τετραγωνικές μοίρες, που ισοδυναμεί με εκατοντάδες περιοχές του φεγγαριού.
Το επόμενο βήμα ήταν ο συνδυασμός των δεδομένων από τα παρατηρητήρια γάμμα και βαρύτητας και η αναζήτηση της ακριβούς πηγής ακτινοβολίας. Δεδομένου ότι ούτε τα τηλεσκόπια ακτίνων γάμμα, πόσο μάλλον τα βαρυτικά, δεν κατέστησαν δυνατή την εύρεση του απαιτούμενου σημείου με μεγάλη ακρίβεια, οι φυσικοί ξεκίνησαν πολλές οπτικές αναζητήσεις ταυτόχρονα. Ένα από αυτά - με τη βοήθεια του ρομποτικού συστήματος τηλεσκοπίων "MASTER", που αναπτύχθηκε στο GAISH MSU.
Παρατηρώντας την κιλόνοβα του Ευρωπαϊκού Νοτίου ΑστεροσκοπείουΕυρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO)
Ανάμεσα σε χιλιάδες πιθανούς υποψηφίους, το τηλεσκόπιο μετρητή της Χιλής Swope κατάφερε να εντοπίσει την επιθυμητή λάμψη - σχεδόν 11 ώρες μετά τα κύματα βαρύτητας. Οι αστρονόμοι κατέγραψαν ένα νέο φωτεινό σημείο στον γαλαξία NGC 4993 στον αστερισμό ydδρα, η φωτεινότητά του δεν ξεπέρασε τα 17 Ρίχτερ. Ένα τέτοιο αντικείμενο είναι αρκετά προσιτό για παρατήρηση με ημιεπαγγελματικά τηλεσκόπια.
Μέσα σε περίπου μία ώρα μετά από αυτό, ανεξάρτητα από το Swope, τέσσερα ακόμη παρατηρητήρια, συμπεριλαμβανομένου του αργεντίνικου τηλεσκοπίου του δικτύου MASTER, βρήκαν την πηγή. Μετά από αυτό, ξεκίνησε μια μεγάλης κλίμακας εκστρατεία παρατήρησης, στην οποία συμμετείχαν τα τηλεσκόπια του Νοτιοευρωπαϊκού Παρατηρητηρίου, του Hubble, του Chandra, της σειράς ραδιοτηλεσκόπιο VLA και πολλά άλλα όργανα - συνολικά, περισσότερες από 70 ομάδες επιστημόνων παρατήρησαν την ανάπτυξη γεγονότα. Μετά από εννέα ημέρες, οι αστρονόμοι κατάφεραν να πάρουν μια εικόνα Εύρος ακτίνων Χ, και μετά από 16 ημέρες - σε ραδιοσυχνότητα. Δυστυχώς, μετά από λίγο ο Sunλιος πλησίασε τον γαλαξία και τον Σεπτέμβριο οι παρατηρήσεις έγιναν αδύνατες.
Τι προκάλεσε την έκρηξη;
Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό μοτίβο έκρηξης σε πολλές ηλεκτρομαγνητικές περιοχές έχει προβλεφθεί και περιγραφεί εδώ και πολύ καιρό. Αντιστοιχεί στη σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων - εξαιρετικά συμπαγή αντικείμενα που αποτελούνται από ύλη νετρονίων.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η μάζα των άστρων νετρονίων ήταν 1,1 και 1,6 ηλιακές μάζες (η συνολική μάζα προσδιορίστηκε σχετικά με ακρίβεια - περίπου 2,7 ηλιακές μάζες). Τα πρώτα βαρυτικά κύματα εμφανίστηκαν όταν η απόσταση μεταξύ των αντικειμένων ήταν 300 χιλιόμετρα.
Μια μεγάλη έκπληξη ήταν η μικρή απόσταση από αυτό το σύστημα στη Γη - περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός. Για σύγκριση, αυτό είναι μόνο 50 φορές μακρύτερα από ό, τι από τη Γη στο νεφέλωμα της Ανδρομέδας και σχεδόν μια τάξη μεγέθους μικρότερη από την απόσταση από τον πλανήτη μας στις μαύρες τρύπες, η σύγκρουση των οποίων καταγράφηκε νωρίτερα από το LIGO και την Παρθένο. Επιπλέον, η σύγκρουση έγινε η πλησιέστερη πηγή μικρού GRB στη Γη.
Τα δυαδικά αστέρια νετρονίων είναι γνωστά από το 1974 - ένα από αυτά τα συστήματα ανακαλύφθηκε από τους βραβευμένους με Νόμπελ Russell Hals και Joseph Taylor. Ωστόσο, μέχρι τώρα, όλα τα γνωστά δυαδικά αστέρια νετρονίων βρίσκονταν στον Γαλαξία μας και η σταθερότητα των τροχιών τους ήταν επαρκής ώστε να μην συγκρουστούν μέσα στα επόμενα εκατομμύρια χρόνια. Ένα νέο ζευγάρι αστέρων πλησίασε τόσο πολύ που άρχισε η αλληλεπίδραση και άρχισε να αναπτύσσεται η διαδικασία μεταφοράς της ύλης
Σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων. Κινούμενα σχέδια Nasa
Το γεγονός ονομάστηκε kilonova. Κυριολεκτικά, αυτό σημαίνει ότι η φωτεινότητα της φωτοβολίδας ήταν περίπου χίλιες φορές πιο ισχυρή από τις τυπικές φωτοβολίδες των νέων αστέρων - δυαδικά συστήματα, στο οποίο ο συμπαγής σύντροφος τραβά το θέμα πάνω του.
Τι σημαίνουν όλα αυτά;
Το πλήρες φάσμα των συλλεχθέντων δεδομένων επιτρέπει ήδη στους επιστήμονες να ονομάσουν το γεγονός τον ακρογωνιαίο λίθο της μελλοντικής αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων. Με βάση τα αποτελέσματα της επεξεργασίας δεδομένων, περίπου 30 άρθρα γράφτηκαν σε μεγάλα περιοδικά σε δύο μήνες: επτά στο καθένα Φύσηκαι Επιστήμηκαθώς και εργασία σε Επιστροφές Επιστροφών Αστροφυσικήςκαι άλλες επιστημονικές δημοσιεύσεις. Ένα από αυτά τα άρθρα συνυπογράφηκε από 4.600 αστρονόμους από διάφορες συνεργασίες - αυτό είναι περισσότερο από το ένα τρίτο όλων των αστρονόμων στον κόσμο.
Εδώ είναι τα βασικά ερωτήματα που οι επιστήμονες μπόρεσαν πραγματικά να θέσουν για πρώτη φορά.
Τι ενεργοποιεί τα σύντομα GRB;
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι μερικά από τα πιο ενεργητικά φαινόμενα στο σύμπαν. Η δύναμη μιας τέτοιας έκρηξης είναι αρκετή για να εκτοξεύσει τόση ενέργεια στον περιβάλλοντα χώρο σε δευτερόλεπτα, όσο παράγει ο Sunλιος σε 10 εκατομμύρια χρόνια. Υπάρχουν μικρά και μεγάλα GRB. θεωρείται ότι πρόκειται για φαινόμενα που διαφέρουν ως προς τον μηχανισμό τους. Για παράδειγμα, η κατάρρευση τεράστιων αστεριών πιστεύεται ότι είναι η πηγή μεγάλων εκρήξεων.
Οι συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων πιστεύεται ότι είναι οι πηγές των μικρών GRB. Ωστόσο, μέχρι στιγμής δεν έχει υπάρξει άμεση επιβεβαίωση αυτού. Οι νέες παρατηρήσεις είναι η ισχυρότερη απόδειξη μέχρι σήμερα για την ύπαρξη αυτού του μηχανισμού.
Από πού προέρχεται ο χρυσός και άλλα βαριά στοιχεία στο Σύμπαν;
Η πυρηνοσύνθεση - η σύντηξη πυρήνων στα αστέρια - σας επιτρέπει να πάρετε μια τεράστια γκάμα χημικών στοιχείων. Για τους πυρήνες φωτός, οι αντιδράσεις σύντηξης προχωρούν με την απελευθέρωση ενέργειας και είναι γενικά ευνοϊκά για την ενέργεια. Για στοιχεία των οποίων η μάζα είναι κοντά σε αυτή του σιδήρου, το ενεργειακό κέρδος δεν είναι πλέον τόσο μεγάλο. Εξαιτίας αυτού, στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο σχεδόν δεν σχηματίζονται στα αστέρια - η εξαίρεση είναι οι εκρήξεις σουπερνόβα. Αλλά είναι εντελώς ανεπαρκείς για να εξηγήσουν την αφθονία χρυσού, λανθανιδών, ουρανίου και άλλων βαρέων στοιχείων στο Σύμπαν.
Το 1989, οι φυσικοί πρότειναν ότι η r-νουκλεοσύνθεση σε συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων θα μπορούσε να είναι υπεύθυνη για αυτό. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτό στο blog του αστροφυσικού Marat Musin. Μέχρι τώρα, αυτή η διαδικασία ήταν γνωστή μόνο στη θεωρία.
Φασματικές μελέτες του νέου γεγονότος έδειξαν σαφή ίχνη γέννησης βαρέων στοιχείων. Έτσι, χάρη στα φασματόμετρα του πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου (VLT) και του Hubble, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν την παρουσία καισίου, τελλουρίου, χρυσού και πλατίνας. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις για το σχηματισμό ξένου, ιωδίου και αντιμονίου. Οι φυσικοί εκτιμούν ότι η σύγκρουση εκτόξευσε μια συνολική μάζα ελαφρών και βαριών στοιχείων που ισοδυναμούν με 40 φορές τη μάζα του Δία. Ο χρυσός μόνο, σύμφωνα με θεωρητικά μοντέλα, σχηματίζεται περίπου 10 φορές τη μάζα του φεγγαριού.
Με τι ισούται η σταθερά του Hubble;
Πειραματικά, ο ρυθμός επέκτασης του Σύμπαντος μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας ειδικά «τυπικά κεριά». Αυτά είναι αντικείμενα για τα οποία είναι γνωστή η απόλυτη φωτεινότητα, πράγμα που σημαίνει ότι η αναλογία μεταξύ της απόλυτης και της ορατής φωτεινότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συμπεράνει πόσο μακριά βρίσκονται. Ο ρυθμός διαστολής σε μια δεδομένη απόσταση από τον παρατηρητή καθορίζεται από τη μετατόπιση Doppler, για παράδειγμα, των γραμμών υδρογόνου. Ο ρόλος των "τυπικών κεριών" παίζεται, για παράδειγμα, από σουπερνόβα τύπου Ια ("εκρήξεις" λευκών νάνων) - παρεμπιπτόντως, στο δείγμα τους αποδείχθηκε η επέκταση του Σύμπαντος.
Παρατήρηση της συγχώνευσης δύο αστέρων νετρονίων από το τηλεσκόπιο στο Paranal Observatory (Chile) European Southern Observatory (ESO)
Η σταθερά Χαμπλ ορίζει μια γραμμική εξάρτηση από το ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος σε μια δεδομένη απόσταση. Κάθε ανεξάρτητος προσδιορισμός της αξίας του μας επιτρέπει να επαληθεύσουμε την εγκυρότητα της υιοθετημένης κοσμολογίας.
Οι πηγές βαρυτικών κυμάτων είναι επίσης "τυπικά κεριά" (ή, όπως ονομάζονται στο άρθρο, "σειρήνες"). Από τη φύση των βαρυτικών κυμάτων που δημιουργούν, μπορείτε να καθορίσετε ανεξάρτητα την απόσταση από αυτά. Αυτό εκμεταλλεύτηκαν οι αστρονόμοι σε ένα από τα νέα έργα. Το αποτέλεσμα συνέπεσε με άλλες ανεξάρτητες μετρήσεις - βασισμένες στο CMB και την παρατήρηση αντικειμένων με βαρυτικούς φακούς. Η σταθερά είναι περίπου ίση με 62-82 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. Αυτό σημαίνει ότι δύο γαλαξίες, 3,2 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, κατά μέσο όρο, διασκορπίζονται με ταχύτητα 70 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Οι νέες συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων θα βοηθήσουν στην αύξηση της ακρίβειας αυτής της εκτίμησης.
Πώς λειτουργεί η βαρύτητα;
Η γενική σχετικότητα, γενικά αποδεκτή σήμερα, προβλέπει με ακρίβεια τη συμπεριφορά των βαρυτικών κυμάτων. Ωστόσο, η κβαντική θεωρία της βαρύτητας δεν έχει ακόμη αναπτυχθεί. Υπάρχουν αρκετές υποθέσεις για το πώς μπορεί να τακτοποιηθεί - πρόκειται για θεωρητικές κατασκευές με μεγάλο αριθμό άγνωστων παραμέτρων. Η ταυτόχρονη παρατήρηση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και βαρυτικών κυμάτων θα καταστήσει δυνατή την αποσαφήνιση και τον περιορισμό των ορίων αυτών των παραμέτρων, καθώς και την απόρριψη ορισμένων υποθέσεων.
Για παράδειγμα, το γεγονός ότι τα βαρυτικά κύματα έφτασαν 1,7 δευτερόλεπτα πριν από τις ακτίνες γάμα επιβεβαιώνει ότι πραγματικά ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Επιπλέον, η ίδια η αξία της καθυστέρησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο της αρχής της ισοδυναμίας που βασίζεται στη γενική σχετικότητα.
Πώς είναι διατεταγμένα τα αστέρια νετρονίων;
Γνωρίζουμε τη δομή των άστρων νετρονίων μόνο σε γενικούς όρους. Έχουν κρούστα βαρέων στοιχείων και πυρήνα νετρονίων - αλλά, για παράδειγμα, ακόμα δεν γνωρίζουμε την εξίσωση της κατάστασης της ύλης νετρονίων στον πυρήνα. Και από αυτό εξαρτάται, για παράδειγμα, η απάντηση σε μια τόσο απλή ερώτηση: τι ακριβώς σχηματίστηκε στη σύγκρουση που παρατήρησαν οι αστρονόμοι;
Οπτικοποίηση βαρυτικών κυμάτων από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων
Όπως και οι λευκοί νάνοι, τα αστέρια νετρονίων έχουν μια έννοια κρίσιμης μάζας, πάνω από την οποία μπορεί να ξεκινήσει η κατάρρευση. Υπάρχουν διάφορα σενάρια ανάλογα με το αν η μάζα του νέου αντικειμένου έχει ξεπεράσει το κρίσιμο ή όχι. περαιτέρω ανάπτυξηγεγονότα. Εάν η συνολική μάζα αποδειχθεί πολύ μεγάλη, τότε το αντικείμενο θα καταρρεύσει αμέσως σε μια μαύρη τρύπα. Εάν η μάζα είναι ελαφρώς μικρότερη, τότε μπορεί να προκύψει ένα μη ισορροπικό, ταχέως περιστρεφόμενο αστέρι νετρονίων, το οποίο, ωστόσο, καταρρέει επίσης με την πάροδο του χρόνου σε μια μαύρη τρύπα. Εναλλακτική επιλογη- ο σχηματισμός ενός μαγνητάρ, μιας ταχέως περιστρεφόμενης τρύπας νετρονίων με ένα τεράστιο μαγνητικό πεδίο. Προφανώς, το magnetar δεν σχηματίστηκε κατά τη σύγκρουση - η συνοδευτική ακτινοβολία σκληρών ακτίνων Χ δεν εντοπίστηκε.
Σύμφωνα με τον Βλαντιμίρ Λιπούνοφ, επικεφαλής του δικτύου MASTER, τα διαθέσιμα δεδομένα είναι ανεπαρκή για να μάθουμε τι ακριβώς σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της συγχώνευσης. Ωστόσο, οι αστρονόμοι έχουν ήδη μια σειρά από θεωρίες που θα δημοσιευτούν τις επόμενες ημέρες. Perhapsσως, από μελλοντικές συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων, να είναι δυνατό να προσδιοριστεί η επιθυμητή κρίσιμη μάζα.
Βλαντιμίρ Κορόλεφ, Ν + 1
Πνευματικά δικαιώματα εικόνας Getty ImagesΛεζάντα εικόνας Το φαινόμενο παρατηρήθηκε χρησιμοποιώντας διαστημικά παρατηρητήρια και επίγεια τηλεσκόπια
Οι επιστήμονες μπόρεσαν να καταγράψουν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων.
Τα κύματα καταγράφηκαν από ανιχνευτές LIGO στις Ηνωμένες Πολιτείες και το Ιταλικό Παρατηρητήριο Παρθένου.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ως αποτέλεσμα τέτοιων συγχωνεύσεων, στοιχεία όπως η πλατίνα και ο χρυσός εμφανίζονται στο Σύμπαν.
Η ανακάλυψη έγινε στις 17 Αυγούστου. Δύο ανιχνευτές στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν καταγράψει το βαρυτικό σήμα GW170817.
Τα δεδομένα από τον τρίτο ανιχνευτή στην Ιταλία κατέστησαν δυνατή την αποσαφήνιση της θέσης του διαστημικού γεγονότος.
"Αυτό είναι αυτό που όλοι περιμέναμε", δήλωσε ο Εκτελεστικός Διευθυντής του LIGO Lab David Reitze, σχολιάζοντας την ανακάλυψη.
Η συγχώνευση έγινε στον γαλαξία NGC4993, ο οποίος βρίσκεται περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό ydδρα.
Οι μάζες των άστρων ήταν στην περιοχή από 1,1 έως 1,6 ηλιακές μάζες, η οποία εμπίπτει στην περιοχή των μαζών των άστρων νετρονίων. Η ακτίνα τους είναι 10-20 χιλιόμετρα.
Τα αστέρια ονομάζονται αστέρια νετρονίων επειδή κατά τη διαδικασία της βαρυτικής συστολής, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια μέσα στο αστέρι συγχωνεύονται, με αποτέλεσμα ένα αντικείμενο να αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από νετρόνια.
Τέτοια αντικείμενα έχουν απίστευτη πυκνότητα - ένα κουταλάκι του γλυκού ύλης θα ζυγίζει περίπου ένα δισεκατομμύριο τόνους.
Πνευματικά δικαιώματα εικόνας ΚΡΑΤΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ NSF / LIGO / SONOMAΛεζάντα εικόνας Η συγχώνευση αστέρων νετρονίων στο μυαλό των επιστημόνων μοιάζει κάπως έτσι (στη φωτογραφία - μοντέλο υπολογιστή)Το εργαστήριο LIGO στο Λίβινγκστον της Λουιζιάνα είναι ένα μικρό κτίριο με δύο βραχίονες παρεμβολής που εκτείνονται σε ορθή γωνία. Μέσα σε κάθε ένα από αυτά υπάρχει μια ακτίνα λέιζερ, καθορίζοντας αλλαγές στο μήκος των οποίων μπορούν να ανιχνευθούν βαρυτικά κύματα.
Ο ανιχνευτής LIGO, τοποθετημένος στη μέση τεράστιων δασών, δημιουργήθηκε με σκοπό να ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα που δημιουργούν κοσμικούς κατακλυσμούς μεγάλης κλίμακας, όπως η συγχώνευση αστέρων νετρονίων.
Πριν από τέσσερα χρόνια, ο ανιχνευτής αναβαθμίστηκε, από τότε έχει εντοπίσει τέσσερις φορές σύγκρουση μαύρων οπών.
Τα βαρυτικά κύματα, που προκύπτουν ως αποτέλεσμα γεγονότων μεγάλης κλίμακας στο διάστημα, οδηγούν στην εμφάνιση χωροχρονικών καμπυλότητας, κάπως παρόμοιων με τις κυματισμούς στο νερό.
Η αναπαραγωγή πολυμέσων δεν υποστηρίζεται η συσκευή σου
Ανακάλυψη της Χρονιάς: Πώς ακούγεται μια σύγκρουση αστέρων νετρονίων;Τεντώνουν και πιέζουν όλη την ύλη μέσα από την οποία περνούν, σε σχεδόν ασήμαντο βαθμό - μικρότερο από το πλάτος ενός ατόμου.
"Είμαι ενθουσιασμένος με αυτό που κάναμε. Άρχισα να εργάζομαι για βαρυτικά κύματα στη Γλασκώβη όταν ήμουν ακόμα φοιτητής. Έχουν περάσει πολλά χρόνια από τότε, υπήρξαν σκαμπανεβάσματα, αλλά τώρα όλα έχουν λειτουργήσει", λέει ο εργαζόμενος στο LIGO, Καθηγητής Norn Robertson.
"Τα τελευταία χρόνια, καταγράψαμε πρώτα τη συγχώνευση των" μαύρων τρυπών "και στη συνέχεια - αστέρια νετρονίων, κατά τη γνώμη μου, ανοίγουμε ένα νέο πεδίο για έρευνα", προσθέτει.
- Η ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί στο πλαίσιο της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν
- Χρειάστηκαν δεκαετίες για να αναπτυχθεί η τεχνολογία που κατέγραψε τα κύματα.
- Τα βαρυτικά κύματα είναι στρεβλώσεις στο χρόνο και στο χώρο που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα γεγονότων μεγάλης κλίμακας στο χώρο.
- Η ύλη που επιταχύνεται γρήγορα δημιουργεί βαρυτικά κύματα που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός
- Μεταξύ των ορατών πηγών κυμάτων είναι οι συγχωνεύσεις αστέρων νετρονίων και "μαύρων οπών"
- Η έρευνα Wave ανοίγει ένα θεμελιωδώς νέο πεδίο για την έρευνα
Οι επιστήμονες πίστευαν ότι η απελευθέρωση ενέργειας σε αυτή την κλίμακα οδηγεί στην εμφάνιση σπάνιων στοιχείων όπως ο χρυσός και η πλατίνα.
Σύμφωνα με τον Δρ Keith Maguire του Queen's University Belfast, ο οποίος ανέλυσε τις πρώτες εξάρσεις συγχώνευσης, αυτή η θεωρία έχει πλέον αποδειχθεί.
«Με τα ισχυρότερα τηλεσκόπια στον κόσμο, ανακαλύψαμε ότι αυτή η συγχώνευση αστέρων νετρονίων ήταν μια εκτόξευση υψηλής ταχύτητας βαρέων χημικών στοιχείων όπως ο χρυσός και η πλατίνα στο διάστημα», λέει ο Maguire.
"Αυτά τα νέα αποτελέσματα βοήθησαν να σημειωθεί σημαντική πρόοδος προς την επίλυση μιας μακροχρόνιας συζήτησης σχετικά με το από πού προέρχονται στοιχεία βαρύτερα από το σίδηρο στον περιοδικό πίνακα", προσθέτει.
Νέα σύνορα
Παρατηρώντας τη σύγκρουση αστέρων νετρονίων επιβεβαιώθηκε επίσης η θεωρία ότι συνοδεύεται από σύντομες εκρήξεις ακτίνων γάμμα.
Συγκρίνοντας τις συλλεγμένες πληροφορίες σχετικά με τα κύματα σύγκρουσης με τα δεδομένα για την ακτινοβολία του φωτός που συλλέγονται από τηλεσκόπια, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν πρωτόγνωρο τρόπο για να μετρήσουν τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος.
Ένας από τους πιο σημαντικούς θεωρητικούς φυσικούς στον πλανήτη, ο καθηγητής Στίβεν Χόκινγκ, σε συνέντευξή του στο BBC χαρακτήρισε αυτό το «πρώτο σκαλί στη σκάλα» για έναν νέο τρόπο μέτρησης αποστάσεων στο Σύμπαν.
"Ο νέος τρόπος παρατήρησης του σύμπαντος τείνει να προκαλεί εκπλήξεις, πολλές από τις οποίες είναι αδύνατο να προβλεφθούν. Ακόμα τρίβουμε τα μάτια μας, ή μάλλον, καθαρίζουμε τα αυτιά μας, αφού ακούσαμε για πρώτη φορά τον ήχο των βαρυτικών κυμάτων", είπε ο Hawking.
Πνευματικά δικαιώματα εικόνας NSFΛεζάντα εικόνας Συγκρότημα παρατηρητηρίων LIGO στο Livingston. Από το κτίριο "ώμοι" αναχωρούν - σωλήνες, μέσα στους οποίους οι δέσμες λέιζερ περνούν σε κενόΤώρα ο εξοπλισμός του συγκροτήματος LIGO εκσυγχρονίζεται. Σε ένα χρόνο, θα γίνει δύο φορές πιο ευαίσθητο και θα μπορεί να σαρώσει ένα τμήμα του διαστήματος που είναι οκτώ φορές μεγαλύτερο από το τρέχον.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι στο μέλλον, η παρατήρηση της σύγκρουσης "μαύρων οπών" και αστέρων νετρονίων θα γίνει συνηθισμένη. Ελπίζουν επίσης να μάθουν πώς να παρατηρούν αντικείμενα που σήμερα δεν μπορούν καν να φανταστούν και να ξεκινήσουν μια νέα εποχή στην αστρονομία.
