2017. gadā LIGO (lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija) un Jaunava noteica gravitācijas viļņus, kas nāk no divu neitronu zvaigžņu apvienošanās. Viņi nosauca šo signālu GW170817. Divas sekundes pēc tā noteikšanas NASA Fermi satelīts uztvēra gamma staru pārrāvumu (GRB), kura nosaukums bija GRB170817A. Dažu minūšu laikā visā pasaulē tika ierauti teleskopi un observatorijas.
Habla kosmiskais teleskops spēlēja lomu vēsturiskajā divu neitronu zvaigžņu saplūšanas atklāšanā. Sākot ar 2017. gada decembri, Habls noteica šīs apvienošanās redzamo gaismu, un nākamajā pusotra gada laikā tas desmit reizes pagrieza savu jaudīgo spoguli tajā pašā vietā. Rezultāts?
Dziļākais šī notikuma pēckara attēls un viens zinātnisko detaļu pilns.
"Šī ir visdziļākā šī notikuma iedarbība, ko mēs jebkad esam sasnieguši redzamā gaismā," sacīja pētījuma vadītais Northwestern Wen-fai Fong. “Jo dziļāks attēls, jo vairāk informācijas mēs varam iegūt.”
Papildus tam, lai sniegtu dziļu apvienošanās pēcspīduma attēlu, Habls atklāja arī dažus negaidītus pašas apvienošanās noslēpumus, tās radīto strūklu, kā arī dažus sīkumus par īsu gamma staru pārrāvumu raksturu.
Daudziem zinātniekiem GW170817 ir LIGO vissvarīgākais atklājums līdz šim. Atklājums ieguva balvu Gada izrāviens 2017. gadā no žurnāla Science. Lai arī daudz tika runāts par divu neitronu zvaigžņu sadursmēm vai apvienošanos, astrofiziķi to varēja novērot pirmo reizi. Tā kā viņi to novēroja gan elektromagnētiskajā gaismā, gan gravitācijas viļņos, tas bija arī pirmais “daudzu sūtītāju novērojums starp šīm divām radiācijas formām”, kā teikts paziņojumā presei.
Daļēji apstākļi lika tam notikt. GW170817 ir diezgan tuvu Zemei astronomiskā izteiksmē: elipsveida galaktikā NGC 4993. tas atrodas tikai 140 miljonu gaismas gadu attālumā. Tas bija gaišs un viegli atrodams.
Divu neitronu zvaigžņu sadursme izraisīja kilonovu. Tās rodas, kad saplūst divas neitronu zvaigznes vai kad saplūst neitronu zvaigzne un melnais caurums. Kilonova ir apmēram 1000 reizes gaišāka nekā klasiskā nova, kas rodas bināro zvaigžņu sistēmā, kad baltais punduris un tā pavadonis saplūst. Kilonovas ārkārtējo spilgtumu izraisa smagie elementi, kas veidojas pēc apvienošanās, ieskaitot zeltu.
Apvienošanās radīja materiāla strūklu, kas pārvietojās gandrīz gaismas ātrumā, kas apgrūtināja pēcspīduma redzamību. Lai arī apvienošanās materiālā iespīlētā strūkla padarīja apvienošanos tik spilgtu un viegli uztveramu, tā arī aizēnoja notikuma pēcgaršu. Lai redzētu pēcspīdumu, astrofiziķiem bija jābūt pacietīgiem.
“Lai mēs redzētu pēcspīdumu, kilonovai bija jātiek prom no ceļa,” sacīja Fongs. “Protams, apmēram 100 dienas pēc apvienošanās kilonova bija aizmirsusies, un pēcspēks pārņēma. Pēckara tomēr bija tik vāja, atstājot to uztveršanai visjutīgākajos teleskopos. ”
Tieši tur ienāca Habla kosmiskais teleskops. 2017. gada decembrī Habls redzēja redzamo gaismu no apvienošanās pēcspuldzes. No tā laika līdz 2019. gada martam Habls atkārtoti apmeklēja pēcspīdēšanu vēl 10 reizes. Galīgais attēls vēl bija visdziļākais - godājamais kosmosa mērogs bija vērojams vietā, kur apvienošanās notika 7,5 stundas. Pēc šī attēla astrofiziķi zināja, ka redzamā gaisma beidzot ir pazudusi, 584 dienas pēc divu neitronu zvaigžņu apvienošanās.
Pasākuma pēcspuldze bija galvenā, un tā bija vāja. Lai to aplūkotu un izpētītu, pētījuma komandai bija jānoņem gaisma no apkārtējās galaktikas, NGC 4993. Galaktiskā gaisma ir sarežģīta, un, tā sakot, tā “inficētu” pēcspīdumu un pasliktinātu rezultātus .
“Lai precīzi izmērītu apgaismojumu pēc mirdzuma, jums ir jānoņem viss pārējais apgaismojums,” sacīja Pīters Blanšards, CIERA pēcdoktorantūras students un pētījuma otrais autors. "Lielākais vaininieks ir gaismas piesārņojums no galaktikas, kura struktūra ir ārkārtīgi sarežģīta."
Bet tagad viņiem bija 10 Habla attēlu ar pēcspīdumu, ar kuriem strādāt. Šajos attēlos kilonova vairs nebija, un palika tikai pēcspīdums. Galīgajā attēlā arī pēcspīdums nebija pazudis. Viņi pārklāja gala attēlu uz pārējiem 10 pēcspīduma attēliem, un, izmantojot algoritmu, viņi rūpīgi noņem visu gaismu no iepriekšējiem Habla attēliem, kuros parādīts pēcspīdums. Pikselis pēc pikseļa.
Beigu beigās viņiem laika gaitā bija viena attēlu sērija, kas parādīja tikai pēcspīdumu bez jebkāda galaktikas piesārņojuma. Attēls tika saskaņots ar modelētajām prognozēm, un tas ir arī visprecīzākais notikumu pēckara attēlu sērijas.
“Spilgtuma evolūcija lieliski atbilst mūsu teorētiskajiem sprauslu modeļiem,” sacīja Fongs. "Tas arī pilnībā piekrīt tam, ko mums stāsta radio un rentgenstari."
Ko viņi atrada šajos attēlos?
Pirmkārt, apgabals, kurā neitronu zvaigznes saplūda, nebija blīvi apdzīvots ar kopām, tam vajadzētu būt iepriekšējos pētījumos prognozētam.
"Iepriekšējie pētījumi liecina, ka neitronu zvaigžņu pāri var veidoties un saplūst globālās kopas blīvajā vidē," sacīja Fongs. "Mūsu novērojumi liecina, ka tas noteikti neattiecas uz šo neitronu zvaigžņu apvienošanos."
Fongs arī domā, ka šis darbs ir nedaudz parādījis gamma staru pārrāvumus. Viņa domā, ka šie tālie sprādzieni patiesībā ir neitronu zvaigžņu apvienošanās, piemēram, GW170817. Viņi visi ražo relativistiskas sprauslas, pēc Fonga domām, tas ir tikai tas, ka viņi tiek apskatīti no dažādiem leņķiem.
Astrofiziķi parasti redz šīs sprauslas no gamma staru pārrāvumiem no cita leņķa nekā GW170817, parasti virzoties uz priekšu. Bet GW170817 bija redzams no 30 grādu leņķa. Tas vēl nekad nebija redzēts optiskajā gaismā.
“GW170817 ir pirmā reize, kad mums ir iespēja redzēt strūklu“ ārpus ass ””, sacīja Fongs. "Jaunās laikrindas norāda, ka galvenā atšķirība starp GW170817 un tālajiem īsiem gamma staru pārrāvumiem ir skata leņķis."
Papīrs, kurā aprakstīti šie rezultāti, tiks publicēts Astrophysical Journal Letters šomēnes. Tā nosaukums ir “GW170817 optiskais pēcspīdums: strukturēta strūkla, kas nav balstīta uz asi, un dziļi ierobežojumi globālo kopu izcelsmei”. To var apskatīt, izmantojot iepriekš norādīto saiti vietnē arxiv.org.
Vairāk:
- Pētniecības raksts: GW170817 optiskais pēcspīdums: Ārpus ass strukturētas strūklas un dziļi ierobežojumi globālu kopu izcelsmē
- Paziņojums presei: Afterglow atspoguļo neitronu zvaigžņu sadursmju raksturu
- LIGO / Jaunava: DAUDZMESSENERU ASTROFIZIKAS DAUDZ: BINĀRĀ NEUTRONA ZVAIGŽŅU APVIENOŠANĀS PIEZĪMES
