Oamenii de știință pentru prima dată în istorie au înregistrat valuri gravitaționale din fuziunea a două stele neutronice - obiecte superdense cu o masă a Soarelui nostru și dimensiunea Moscovei. Izbucnirea cu raze gamma și izbucnirea kilonovei au fost observate de aproximativ 70 de observatoare spațiale la sol și au putut vedea procesul de sinteză a elementelor grele, inclusiv aurul și platina, prezise de teoreticieni și confirmarea corectitudinii ipotezelor despre natura misterioaselor explozii de raze gamma scurte, a informat serviciul de presă al colaborării. LIGO / Fecioară, Observatorul European Sud și Observatorul Los Cumbres. Rezultatele observaționale pot arunca lumină asupra misterului structurii stelelor neutronice și formarea elementelor grele în Univers.
În dimineața zilei de 17 august 2017 (la ora 8:41 ora ora de pe coasta de est a SUA, când era ora 15:41 la Moscova), sistemele automate de pe unul dintre cei doi detectori ai observatorului de unde gravitaționale LIGO au înregistrat sosirea unei unde gravitaționale din spațiu. Semnalul a primit denumirea GW170817, acesta fiind al cincilea caz de fixare a undelor gravitaționale din 2015, de când au fost înregistrate pentru prima dată. Cu doar trei zile mai devreme, observatorul LIGO a „auzit” pentru prima dată un val gravitațional împreună cu proiectul european Virgo.
Cu toate acestea, de această dată, la doar două secunde după evenimentul gravitațional, telescopul spațial Fermi a detectat o rafală de raze gamma pe cerul sudic. Aproape în același moment, observația spațială european-rusă INTEGRAL a văzut focarul.
Sistemele automate de analiză a datelor ale observatorului LIGO au concluzionat că coincidența acestor două evenimente este extrem de puțin probabilă. În timpul căutării de informații suplimentare, s-a descoperit că valul gravitațional a fost văzut de al doilea detector LIGO, precum și de observatorul gravitațional european Fecioara. Astronomii din întreaga lume au fost alertați la vânătoarea pentru sursa de unde gravitaționale și explozii de raze gamma, au început multe observatorii, inclusiv Observatorul European din Sud și Telescopul Spațial Hubble.
Schimbarea luminozității și a culorii kilonovei după explozie.
Sarcina nu a fost ușoară - datele combinate de la LIGO / Virgo, Fermi și INTEGRAL au permis delimitarea unei zone de 35 de grade pătrate - aceasta este o suprafață aproximativă de câteva sute de discuri lunare. Doar 11 ore mai târziu, micul telescop Swope cu oglindă de contor situat în Chile a făcut prima imagine a presupusei surse - arăta ca o stea foarte strălucitoare lângă galaxia eliptică NGC 4993 din constelația Hydra. În următoarele cinci zile, luminozitatea sursei a scăzut de 20 de ori, iar culoarea a trecut treptat de la albastru la roșu. În tot acest timp, obiectul a fost observat de mai multe telescoape în intervalul de la raze X până la infraroșu, până în septembrie galaxia era prea aproape de Soare și a devenit inaccesibilă pentru observare.
Oamenii de știință au ajuns la concluzia că sursa focarului a fost localizată în galaxia NGC 4993, la o distanță de aproximativ 130 de milioane de ani lumină de Pământ. Este incredibil de aproape, până acum valurile gravitaționale au ajuns la noi de la distanțe de miliarde de ani-lumină. Datorită acestei apropieri, am putut să le auzim. Sursa valului a fost fuziunea a două obiecte cu mase în intervalul de la 1,1 la 1,6 mase solare - acestea nu puteau fi decât stele de neutroni.
Fotografie a sursei undelor gravitaționale - NGC 4993, cu un bliț în centru.
Video promotional:
Izbucnirea în sine a „sunat” pentru o perioadă foarte lungă de timp - aproximativ 100 de secunde, fuzionarea găurilor negre a dat explozii care durează o fracție de secundă. O pereche de stele cu neutroni s-au rotit în jurul unui centru comun de masă, pierzând treptat energie sub formă de unde gravitaționale și convergente. Când distanța dintre ei a fost redusă la 300 de kilometri, undele gravitaționale au devenit suficient de puternice pentru a atinge zona de sensibilitate a detectoarelor gravitaționale LIGO / Virgo. Când două stele de neutroni se contopesc într-un singur obiect compact (stea neutronă sau gaură neagră), se produce o explozie puternică de radiații gamma.
Astronomii numesc astfel de explozii de raze gamma explozii de raze gamma scurte; telescoapele cu raze gamma le înregistrează aproximativ o dată pe săptămână. Dacă natura GRB-urilor lungi este mai înțeleasă (sursele lor sunt explozii de supernove), nu a existat un consens cu privire la sursele de explozii scurte. A existat o ipoteză că acestea sunt generate de fuziunile stelelor neutronice.
Acum, oamenii de știință au reușit să confirme pentru prima dată această ipoteză, deoarece datorită undelor gravitaționale cunoaștem masa componentelor contopite, ceea ce dovedește că acestea sunt exact stele neutronice.
„De zeci de ani, am bănuit că GRB-urile scurte generează fuziuni de stele cu neutroni. Acum, datorită datelor LIGO și Fecioare despre acest eveniment, avem un răspuns. Undele gravitaționale ne spun că obiectele fuzionate aveau mase corespunzătoare stelelor neutronice, iar explozia de raze gamma ne spune că aceste obiecte ar putea fi cu greu găuri negre, deoarece coliziunea găurilor negre nu ar trebui să genereze radiații , spune Julie McEnery, ofițer de proiect la Fermi Center. zborul spațial NASA pe nume Goddard.
În plus, astronomii au primit pentru prima dată o confirmare neechivocă a existenței unor flăcări de kilon (sau „macron”), care sunt de aproximativ 1000 de ori mai puternice decât flaresele noi convenționale. Teoreticienii au prezis că kilonovii ar putea rezulta din fuziunea stelelor neutronice sau a unei stele neutronice și a unei găuri negre.
Acest lucru declanșează sinteza elementelor grele, bazate pe captarea de neutroni de către nuclee (procedeul r), în urma căruia multe dintre elementele grele, cum ar fi aurul, platina sau uraniul au apărut în Univers.
Potrivit oamenilor de știință, cu o explozie de kilonova, poate apărea o cantitate imensă de aur - de până la zece ori masa lunii. Până acum, a fost observat un singur eveniment care ar putea fi o explozie de kilonova.
Acum, astronomii au putut observa pentru prima dată nu numai nașterea kilonovei, ci și produsele „muncii” sale. Spectrele obținute cu telescoapele Hubble și VLT (Very Large Telescope) au arătat prezența de cesiu, telur, aur, platină și alte elemente grele formate din stelele neutronice care fuzionează.
„Până în prezent, datele pe care le-am primit sunt de acord excelent cu teoria. Este un triumf pentru teoreticieni, confirmarea realității absolute a evenimentelor înregistrate de observatoarele LIGO și VIrgo și o realizare remarcabilă pentru ESO de a obține astfel de observații despre kilonova”, spune Stefano Covino, primul autor al unui articol în Nature Astronomy.
Oamenii de știință nu au încă un răspuns la întrebarea ce a mai rămas după fuziunea stelelor neutronice - poate fi o gaură neagră sau o nouă stea cu neutroni, în plus, nu este în întregime clar de ce explozia de raze gamma a fost relativ slabă.
Undele gravitaționale sunt unde de oscilație ale geometriei spațiului-timp, a căror existență a fost prezisă de teoria generală a relativității. Pentru prima dată, colaborarea LIGO și-a anunțat detectarea fiabilă în februarie 2016 - la 100 de ani de la previziunile lui Einstein.
Alexander Voytyuk
