PIRMAIS KOSMISKAIS NOTIKUMS, KAS NOVĒROTS GAN GRAVITĀCIJAS VIĻŅOS, GAN GAISMĀ

Send

Apmēram pirms 130 miljoniem gadu tālu galaktikā sadūrās divas neitronu zvaigznes. Šis notikums tagad ir 5. gravitācijas viļņu novērojums, izmantojot Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO) un Jaunavu sadarbību, un pirmais atklātais, ko neizraisīja divu melno caurumu sadursme.

Bet šis notikums, ko sauc par kilonovu, radīja arī ko citu: vieglu, vairākos viļņu garumos.

Pirmoreiz vēsturē astronomiska parādība vispirms tika novērota caur gravitācijas viļņiem un pēc tam novērota ar teleskopiem. Neticami sadarbojoties, vairāk nekā 3500 astronomu, izmantojot 100 instrumentus vairāk nekā 70 teleskopiem visā pasaulē un kosmosā, strādāja ar fiziķiem no LIGO un Jaunavas sadarbības.

Zinātnieki to sauc par “multimessenger astronomiju”.

“Kopā visi šie novērojumi ir lielāki nekā to daļu summa,” šodien īsu brīdi teica LIGO pārstāves vietniece Laura Kadonāti. "Mēs tagad mācāmies par Visuma fiziku, par elementiem, no kuriem mēs esam izgatavoti, tādā veidā, kādu neviens nekad agrāk nav darījis."

"Tas mums sniegs ieskatu par to, kā darbojas supernovas sprādzieni, kā tiek veidots zelts un citi smagie elementi, kā darbojas kodoli mūsu ķermenī un pat cik ātri Visums paplašinās," sacīja Manuela Campanelli no Ročesteras Tehnoloģiju institūta. “Multimessenger astronomija parāda, kā mēs varam apvienot veco ceļu ar jauno. Tas ir mainījis astronomijas veikšanas veidu. ”

Neitronu zvaigznes ir masīvu zvaigžņu sasmalcinātie serdeņi, kas jau sen eksplodēja kā supernovas. Divas zvaigznes, kas atrodas netālu viena no otras galaktikā ar nosaukumu NGC 4993, izcēlās no mūsu saules masas 8-20 reizes. Tad ar savām supernovām katra kondensējās līdz apmēram 10 jūdzēm diametrā, kas ir pilsētas lielums. Tās ir zvaigznes, kas pilnībā sastāv no neitroniem un ir starp normālajām zvaigznēm un melnajiem caurumiem pēc lieluma un blīvuma - tikai tējkarote neitronu zvaigžņu materiāla sver 1 miljardu tonnu.

Viņi savērpās ap otru kosmiskā dejā, līdz savstarpēja smaguma dēļ viņi saduras. Šī sadursme izraisīja astronomiskas proporcijas ugunsbumbu, un šī notikuma sekas uz Zemi ieradās 130 miljonus gadu vēlāk.

“Kamēr šis notikums notika pirms 130 miljoniem gadu, mēs uzzinājām par to uz Zemes tikai 2017. gada 17. augustā, tieši pirms saules aptumsuma,” sacīja Andijs Hovels no Las Cumbres observatorijas, šodien uzrunājot preses brīfingu. "Mēs visu laiku esam turējuši to noslēpumā un gatavojamies uzbrukt!"

Plkst.8.41 EDT, LIGO un Jaunava sajuta kosmosa laika viļņu, gravitācijas viļņu, agrīno drebēšanu. Tikai pēc divām sekundēm NASA Fermi kosmosa teleskops pamanīja spilgtu gamma staru zibspuldzi. Tas ļāva pētniekiem ātri noteikt virzienu, no kura viļņi nāca.

Astronomu telegrammas brīdināti, tūkstošiem astronomu visā pasaulē scrambled, lai veiktu novērojumus un sāktu papildu datu vākšanu no neitronu zvaigžņu apvienošanās.

Šī animācija parāda, kā LIGO, Jaunava un kosmosā un uz zemes bāzētie teleskopi tuvinājās gravitācijas viļņu atrašanās vietai, ko 2017. gada 17. augustā noteica LIGO un Jaunava. Apvienojot Fermi un Integral kosmosa misiju datus ar LIGO un Jaunavas datiem, zinātnieki spēja ierobežot viļņu avotu ar 30 kvadrātveida grādu debesu plāksteri. Redzamās gaismas teleskopi pārmeklēja lielu skaitu galaktiku šajā reģionā, galu galā atklājot, ka NGC 4993 ir gravitācijas viļņu avots. (Šis notikums vēlāk tika apzīmēts kā GW170817.)

“Šim notikumam ir visprecīzākā debesu lokalizācija no visiem līdz šim atklātajiem gravitācijas viļņiem,” paziņojumā sacīja Jaunavas sadarbības pārstāvis Jo van den Brand. "Šī ieraksta precizitāte ļāva astronomiem veikt papildu novērojumus, kas noveda pie elpu aizraujošu rezultātu pārpilnības."

Tas sniedz pirmos reālos pierādījumus tam, ka gaismas un gravitācijas viļņi pārvietojas ar tādu pašu ātrumu - tuvu gaismas ātrumam - kā prognozēja Einšteins.

Tika iesaistīti novērošanas centri no ļoti maziem līdz vispazīstamākajiem, ātri veicot novērojumus. Lai arī sākumā spilgts, notikums izbalēja mazāk nekā 6 dienu laikā. Hovels sacīja, ka dažu pirmo stundu laikā novērotā gaisma bija 2 miljonus reižu spožāka nekā Saule, bet pēc tam dažu dienu laikā tā izbalēja.

Tumšās enerģijas fotokamera (DECam), kas ir uzstādīta uz Blanco 4 metru teleskopa Cerro Tololo Amerikas Amerikas observatorijā Čīles Andos, bija viens no instrumentiem, kas palīdzēja lokalizēt notikuma avotu.

"Izaicinājums, ar kuru mēs saskaramies katru reizi, kad LIGO sadarbība izdod jaunu novērošanas sprūdu, ir tas, kā mēs meklējam avotu, kurš ātri izzūd, iespējams, bija vājš, lai sāktu un atrastos kaut kur tur," sacīja Marcelle Soares-Santos , no Brandeisas universitātes brīfingā. Viņa ir pirmā autore uz papīra, kurā aprakstīts optiskais signāls, kas saistīts ar gravitācijas viļņiem. “Adatas atrašana siena kaudzē ir klasisks izaicinājums ar papildu sarežģījumiem, kad adata ir tālu un siena kaudzi kustas.”

Izmantojot DECam, viņi ātri spēja noteikt avota galaktiku un izslēgt 1500 citus kandidātus, kas atradās šajā siena kaudzē.

“Lietas, kas izskatās pēc šīm“ adatām ”, ir ļoti izplatītas, tāpēc mums jāpārliecinās, ka mums ir pareizā. Šodien mēs esam pārliecināti, ka tādi esam, ”piebilda Soares-Santos.

Pavisam mazajā departamentā neliels robotizēts 16 collu teleskops ar nosaukumu PROMPT (Panhromatic Robotical Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - kuru astronoms Deivids Sands no Arizonas universitātes aprakstīja “būtībā pārbūvētā amatieru teleskopā” - arī palīdzēja noteikt Avots. Sand sacīja, ka tas pierāda, ka pat mazi teleskopi var atskaņot ritējumu multimessenger astronomijā.

Plaši pazīstamo vada Habla un vairākas citas NASA un ESA kosmosa observatorijas, piemēram, misijas Swift, Chandra un Spitzer. Habla uzņemti galaktikas attēli redzamā un infrasarkanā gaismā, liecinot par jaunu NGC 4993 spilgtu objektu, kas bija spilgtāks par novu, bet gaišāks par supernovu. Attēli parādīja, ka objekts manāmi izbalējis sešās Habla novērojumu dienās. Izmantojot Habla spektroskopiskās iespējas, komandas atrada arī norādes, ka kilonova izmet materiālu tikpat ātri kā piektdaļa no gaismas ātruma.

"Tas ir spēles mainītājs astrofizikai," sacīja Hovels. "Simt gadus pēc tam, kad Einšteins teorēja gravitācijas viļņus, mēs tos esam redzējuši un izsekojuši līdz avotam, lai atrastu sprādzienu ar tādu jaunu fiziku, par kādu mēs tikai sapņojām iepriekš."

Šeit ir tikai dažas atziņas, kas radītas šajā atsevišķajā notikumā, izmantojot multimessenger astronomiju:

* Gamma stari: Šie gaismas zibspuldzes tagad ir galīgi saistītas ar neitronu zvaigžņu apvienošanos un palīdzēs zinātniekiem izdomāt, kā darbojas supernovas sprādzieni, skaidroja Ričards O’Shaughnessy, arī no Ročesteras Tehnoloģiju institūta un LIGO komandas loceklis. "Sākotnējie gamma staru mērījumi apvienojumā ar gravitācijas viļņu noteikšanu vēl vairāk apstiprina Einšteina vispārējo relativitātes teoriju, kas paredz, ka gravitācijas viļņiem jāvirzās gaismas ātrumā," viņš sacīja.

* Zelta un platīna avots: “Šie novērojumi atklāj periodiskās tabulas smagāko elementu tiešos pirkstu nospiedumus,” uzstājoties brīfingā, sacīja Edo Bergers no Hārvarda Smitsona astrofizikas centra. “Divu neitronu zvaigžņu sadursme radīja 10 reizes lielāku Zemes masu tikai zeltā un platīnā. Padomājiet par to, kā šie materiāli izplūst no šī notikuma, tie galu galā apvienojas ar citiem elementiem, veidojot zvaigznes, planētas, dzīvību… un rotaslietas. ”

Bergers piebilda vēl kaut kam padomāt: šo zvaigžņu oriģinālie supernovas sprādzieni radīja visus smagos elementus līdz dzelzs un niķeļa līmenim. Tad kilonovā šajā vienā sistēmā mēs varam redzēt pilnīgu vēsturi par to, kā radās smago elementu periodocial tabula.

Hovels teica, ka, sadalot smago elementu parakstus spektrā, jūs izveidojat varavīksni. “Tātad varavīksnes galā tiešām bija zelta pods, vismaz kilonovas varavīksne,” viņš pajokoja.

* Kodolfizikas astronomija: "Galu galā vairāk novērojumu, piemēram, šis atklājums, pateiks, kā darbojas mūsu ķermeņa kodoli," sacīja O’Shaughnessy. “Gravitācijas ietekme uz neitronu zvaigznēm mums pateiks, kā uzvedas lielās neitronu bumbiņas un, no tā izrietot, mazās neitronu un protonu bumbiņas - sīkumi mūsu ķermenī, kas veido lielāko daļu mūsu masas”; un

* Kosmoloģija: - “Zinātnieki tagad var patstāvīgi izmērīt, cik strauji Visums paplašinās, salīdzinot attālumu līdz galaktikai, kurā atrodas spilgts gaismas uzliesmojums, un attālumu, kas iegūts no mūsu gravitācijas viļņu novērojumiem,” sacīja O’Shaughnessy.

"Spēja pētīt vienu un to pašu notikumu gan ar gravitācijas viļņiem, gan ar gaismu ir īsta astronomijas revolūcija," sacīja astronoms Tonijs Piro no CfA. "Tagad mēs varam izpētīt Visumu ar pilnīgi atšķirīgām zondēm, kas māca lietas, kuras mēs nekad nevarētu zināt tikai ar vienu vai otru."

"Man tas, kas padarīja šo notikumu tik pārsteidzošu, ir tas, ka ne tikai mēs atklājām gravitācijas viļņus, bet arī redzējām gaismu visā elektromagnētiskajā spektrā, ko redzēja 70 observatorijas visā pasaulē," šodienas presē sacīja LIGO zinātniskais pārstāvis Deivids Reics. Instruktāža. “Šī ir pirmā reize, kad kosmoss mums ir nodrošinājis filmu ar skaņu ekvivalentu. Video ir novērošanas astronomija dažādos viļņu garumos, un skaņa ir gravitācijas viļņi. ”

Avoti: Las Cumbres observatorija, Habla kosmiskais teleskops, Ročesteras Tehnoloģiju institūts, Kilonova.org, CfA,, preses brīfings.