Преди около 130 милиона години в далечна галактика се сблъскаха две неутронни звезди. Това събитие вече е петото наблюдение на гравитационните вълни от Лазерната интерферометрова гравитационна обсерватория (LIGO) и колаборацията на Девата и първото открито, което не е причинено от сблъсъка на две черни дупки.
Но това събитие - наречено килонова - също произведе нещо друго: светлина, на много дължини на вълната.
За първи път в историята астрономическо явление е наблюдавано първо чрез гравитационни вълни и след това наблюдавано с телескопи. В невероятно съвместни усилия над 3500 астрономи, използващи 100 инструмента на над 70 телескопа по света и в космоса, работеха с физици от сътрудничеството LIGO и Дева.
Учените наричат това „многостранен астрономия“.
„Заедно всички тези наблюдения са по-големи от сумата на техните части“, каза Лаура Кадонати, заместник-говорител на LIGO на брифинг днес. „Сега научаваме за физиката на Вселената, за елементите, от които сме изградени, по начин, който никой досега не е правил.“
„Това ще ни даде представа за това как работят експлозии на свръхнови, как се създават злато и други тежки елементи, как работят ядрата в нашето тяло и дори колко бързо се разширява Вселената“, казва Мануела Кампанели от Техническия институт в Рочестър. „Мултисайдърската астрономия демонстрира как можем да съчетаем стария начин с новия. Тя се промени по начина, по който се извършва астрономията. "
Нейтронните звезди са смачканите остатъчни ядра от масивни звезди, които отдавна експлодираха като свръхнови. Двете звезди, разположени близо една до друга в галактика, наречена NGC 4993, започнаха между 8-20 пъти по-голяма от масата на нашето слънце. След това със своите свръхнови, всяка от които се е сгъстила до около 10 мили в диаметър, големината на град. Това са звезди, съставени изцяло от неутрони и са между нормалните звезди и черните дупки по размер и плътност - само една чаена лъжичка материал от неутронни звезди ще тежи 1 милиард тона.
Те се завъртяха един в друг в космически танц, докато взаимната им гравитация не ги накара да се сблъскат. Този сблъсък произвежда огнена топка с астрономически размери и последствията от това събитие пристигат на Земята 130 милиона години по-късно.
„Докато това събитие се е състояло преди 130 милиона години, за Земята разбрахме за това само на 17 август 2017 г., точно преди слънчевото затъмнение“, казва Анди Хоуъл от обсерваторията в Лас Камбрес, говорейки на брифинг в пресата днес. "Ние пазихме тази тайна през цялото време и сме на път да пропаднем!"
В 8:41 ч. EDT, ЛИГО и Дева усетиха ранните треперения на вълните на космическото време, гравитационните вълни. Само две секунди по-късно от космическия телескоп Ферми на НАСА беше открит ярък миг на гама лъчи. Това позволи на изследователите бързо да определят посоката, от която идват вълните.
Предупредени от астрономи телеграма, хиляди астрономи по целия свят се нахвърлиха да направят наблюдения и да започнат да събират допълнителни данни от сливането на неутронните звезди.
Тази анимация показва как LIGO, Дева и космически и наземни телескопи приближават мащаба на местоположението на гравитационните вълни, открити на 17 август 2017 г. от LIGO и Дева. Чрез комбиниране на данни от космическите мисии Ферми и Интеграл с данни от ЛИГО и Дева, учените успяха да ограничат източника на вълните до небесна лепенка с 30 квадратни градуса. Телескопите с видима светлина претърсиха голям брой галактики в този регион, в крайна сметка разкривайки NGC 4993 като източник на гравитационни вълни. (По-късно това събитие бе определено като GW170817.)
„Това събитие има най-прецизната локализация на небето от всички открити гравитационни вълни досега“, казва в изявление Джо ван ден Бранд, говорител на сътрудничеството на Девата. „Тази рекордна точност позволи на астрономите да извършат последващи наблюдения, които доведоха до множество спиращи дъха резултати.“
Това дава първите реални доказателства, че светлинните и гравитационните вълни пътуват със същите скорости - близо до скоростта на светлината - както прогнозира Айнщайн.
Бяха ангажирани обсерватории от много малки до най-известните, които бързо направиха наблюдения. Макар в началото ярко, събитието избледня за по-малко от 6 дни. Хоуел каза, че наблюдаваната светлина е 2 милиона пъти по-ярка от Слънцето през първите няколко часа, но след това тя избледнява за няколко дни.
Камерата на тъмната енергия (DECam), която е монтирана на 4-метровия телескоп Blanco в Междуамериканската обсерватория Cerro Tololo в чилийските Анди, беше един от инструментите, които помогнаха за локализирането на източника на събитието.
„Предизвикателството, с което се сблъскваме всеки път, когато сътрудничеството LIGO издаде нов тригер за наблюдение, е как да търсим източник, който бързо избледнява, евентуално започва да започва и се намира някъде там“, казва Марсел Соарес-Сантос , от университета Brandeis на брифинга. Тя е първият автор на статията, описваща оптичния сигнал, свързан с гравитационните вълни. „Класическото предизвикателство е да намерите игла в сено с допълнително усложнение, че иглата е далеч и сено се движи.“
С DECam те бързо успяха да определят галактиката източник и да изключат 1500 други кандидати, присъстващи в този сено.
„Нещата, които изглеждат като тези„ игли “, са много често срещани, така че трябва да сме сигурни, че имаме правилната. Днес сме сигурни, че имаме “, добави Соарес-Сантос.
В много малкия отдел, малък роботизиран 16-инчов телескоп, наречен PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - който астрономът Дейвид Санд от Университета в Аризона описа като „в основата на супиран аматьорски телескоп“ - също помогна да се определи източникът. Санд каза, че това доказва, че дори малки телескопи могат да играят ролка в мултисайдърска астрономия.
Добре известният се ръководи от Хъбъл и няколко други космически обсерватории на НАСА и ЕКА, като мисиите Swift, Chandra и Spitzer. Хъбъл улови изображения на галактиката във видима и инфрачервена светлина, ставайки свидетел на нов ярък обект в NGC 4993, който беше по-ярък от нова, но по-слаб от свръхнова. Изображенията показаха, че обектът избледнява забележимо през шестте дни от наблюденията на Хъбъл. Използвайки спектроскопичните възможности на Хъбъл, екипите откриха също така индикации за изхвърляне на материал от киловата толкова бързо, колкото една пета от скоростта на светлината.
„Това е смяна на игри за астрофизиката“, каза Хоуъл. „Сто години след теоретизираните гравитационни вълни на Айнщайн ние ги видяхме и ги проследихме до източника им, за да открием експлозия с нова физика от вида, за който само мечтаехме преди.“
Ето само няколко известия, създадени от това единствено събитие, използвайки мултисандър астрономия:
* Гама лъчи: Тези светкавици сега се свързват окончателно със сливане на неутронни звезди и ще помогнат на учените да разберат как работят експлозии на свръхнови, обясни Ричард О'Шонеси, също от Рочестърския технологичен институт и член на екипа на LIGO. „Първоначалните измервания на гама-лъчи, комбинирани с откриването на гравитационната вълна, допълнително потвърждават общата теория на относителността на Айнщайн, която предвижда гравитационните вълни да пътуват със скоростта на светлината“, каза той.
* Източникът на злато и платина: „Тези наблюдения разкриват директните пръстови отпечатъци на най-тежките елементи в периодичната таблица“, казва Едо Бергер от Центъра за астрофизика в Харвард Смитсониън, изказвайки се на брифинга. „Сблъсъкът на двете неутронни звезди произведе 10 пъти маса на Земята само в злато и платина. Помислете как тези материали излитат от това събитие, в крайна сметка те се комбинират с други елементи, за да образуват звезди, планети, живот ... и бижута. "
Бергер добави още нещо за размисъл: първоначалните експлозии на свръхнови тези звезди произвеждат всички тежки елементи до желязо и никел. След това в киловата в тази единствена система можем да видим пълната история на възникването на периодолната таблица на тежките елементи.
Хоуел каза, че когато разделите подписите на тежките елементи в спектър, вие създавате дъга. „Така че в края на дъгата наистина имаше гърненце със злато, поне килонова дъга“, пошегува се той.
* Астрономия на ядрената физика: „В крайна сметка повече наблюдения като това откритие ще ни кажат как работят ядрата в нашето тяло“, каза О'Шонеси. „Ефектите на гравитацията върху неутронните звезди ще ни кажат как се държат големи топки неутрони и, по заключение, малки топки неутрони и протони - нещата в тялото ни, които съставляват по-голямата част от нашата маса“; и
* Космология: - „Учените сега могат самостоятелно да измерват колко бързо се разширява Вселената, като сравняват разстоянието до галактиката, съдържаща ярката светкавица и разстоянието, изведено от нашето наблюдение на гравитационната вълна“, каза О’Шонеси.
„Способността да се изследва едно и също събитие с гравитационни вълни и светлина е истинска революция в астрономията“, казва астрономът Тони Пиро от CfA. „Вече можем да изучаваме Вселената с напълно различни сонди, което учи неща, които никога не бихме могли да знаем само с една или друга.“
„За мен това, което направи това събитие толкова невероятно, е, че не само открихме гравитационни вълни, но видяхме светлина в електромагнитния спектър, видяна от 70 обсерватории по света“, заяви Дейвид Рейц, научен говорител на LIGO, на днешната преса брифинг. „За първи път Космосът ни предостави еквивалент на филми със звук. Видеото е наблюдателната астрономия на различни дължини на вълната, а звукът е гравитационни вълни. "
Източници: обсерватория Лас Камбрес, космически телескоп Хъбъл, Технически институт в Рочестър, Kilonova.org, CfA ,, брифинг за пресата.
Podcast (аудио): Изтегляне (Продължителност: 9:12 - 8.4MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (видео): Изтегляне (Продължителност: 9:12 - 74.5MB)
Абонирайте се: Apple Podcasts | Android | RSS
