Nedēļu garumā baumas virmoja par to, ka zinātnieki ir atklājuši jauna veida gravitācijas viļņus - sīkus viļņus telpā un laikā -, kas nav saistīti ar melno caurumu sadursmi. Un tagad mēs esam saņēmuši galīgo apstiprinājumu, ka mēs redzējām līdzīgus viļņus, ko izraisīja divu milzīgu superdense zvaigžņu vardarbīga sadursme 100 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes.
Atklājumu 17. augustā veica modernu gravitācijas viļņu interferometru globālais tīkls, kas sastāv no diviem LIGO detektoriem Amerikas Savienotajās Valstīs un viņu Eiropas māsīcas Jaunavas Itālijā. Atklājums ir ārkārtīgi svarīgs, jo īpaši tāpēc, ka tas palīdz atrisināt dažus no lielākajiem astrofizikas noslēpumiem, tostarp spilgto uzliesmojumu cēloni, kas pazīstami kā “gamma staru pārrāvumi”, un, iespējams, pat tādu smagu elementu kā zelts izcelsmi.
Nākamais - pirmajā personā: Martins Hendrijs, gravitācijas astronomijas un kosmoloģijas profesors Glāzgovas universitātē.
Kā LIGO pētniecības sadarbības biedrs es priecājos, tiklīdz ieraudzīju izejas datus. Nākamais periods noteikti bija visintensīvākais un negulētākais, bet arī aizraujošākais divos manas karjeras mēnešos.
Paziņojums nāk dažas nedēļas pēc tam, kad trim zinātniekiem tika piešķirta Nobela prēmija fizikā par viņu svarīgo darbu, kura rezultātā tika atklāti gravitācijas viļņi, un tas pirmo reizi tika paziņots 2016. gada februārī. Kopš tā laika gravitācijas viļņu noteikšana no melno caurumu sadursmes ir kļuvusi tuvāk mums - ir reģistrēti vēl četri līdzīgi notikumi. Bet, cik mēs zinām, melno caurumu sadursme tikai paver logu uz Visuma tumšo pusi. Mēs nekādus instrumentus nevarējām uztvert no šādiem notikumiem.
Bet GW170817 - 17. augusta notikuma nosaukums - mainīja visu. Tā kā viļņu avots šoreiz bija divas "neitronu zvaigznes" - neticami blīvas pilsētas lieluma zvaigžņu paliekas, un katra no tām svēra vairāk nekā saule. Šīs zvaigznes gigantiskā ātrumā skrien apkārt viena otrai un tad saplūst briesmīgā sadursmē, ko mēs redzējām, apdullinot pašu telpas un laika audumu.
Reklāmas video:
Atrisinātas mīklas
Šis kosmosa koncerts bija tikai sākums. Astronomi jau sen ir raduši aizdomas, ka divu neitronu zvaigznīšu apvienošanās varētu būt īslaicīga gamma starojuma pārsprāgšana - spēcīgs gamma staru pārsprāgums, kas sekundes daļās izstaro vairāk enerģijas nekā saule desmit miljardu gadu laikā. Mēs gadu desmitiem ilgi esam novērojuši gamma starus, bet nezinājām, kas tos izraisīja.
Tomēr tikai 1,7 sekundes pēc tam, kad gravitācijas viļņi no GW170817 nonāca uz Zemes, NASA satelīts Fermi tajā pašā debesu reģionā uztvēra īsu gamma staru pārrāvumu. LIGO un Jaunava atrada smēķēšanas pistoli, un beidzot tika izveidota saikne starp neitronu zvaigžņu sadursmēm un īsiem gamma staru pārrāvumiem.
Gravitācijas viļņu un gamma staru novērojumu kombinācija ļāva noteikt kosmiskā sprādziena atrašanās vietu ar precizitāti līdz 30 debesu kvadrāt grādiem - vai 100 reizes lielāku nekā pilnmēness. Tas, savukārt, ļāva visam astronomisko teleskopu akumulatoram, kas ir jutīgs pret visa elektromagnētiskā spektra gaismu, meklēt šo nelielo debesu zonu sprādziena pēcgaisma. Un viņi to atrada - diezgan pieticīgās galaktikas NGC4993 aizmugurē, Hydra zvaigznājā.
Turpmākajās dienās un nedēļās astronomi vēroja mokas, kamēr sprādziena radītais zibspuldze uzliesmoja un izgāja ārā, skaisti apvienojoties attēlā, kurā aprakstīts tā saucamais "kilons". Tas rodas, kad materiāls, kas bagāts ar subatomiskām daļiņām, - neitroni - no sākotnējās saplūšanas lielā ātrumā tiek izvadīts ar gamma staru pārsprāgšanu. Tas viss tiek izmests apkārtējā telpā un noved pie smago radioaktīvo elementu ražošanas.
Pēc tam nestabilie elementi samazināsies līdz stabilam stāvoklim ar starojuma emisiju. Tas noved pie kilonovas mirdzuma, ko mēs apstiprinājām, sastādot detalizētu karti. Mūsu novērojumi arī atbalstīja teoriju, ka šo reakciju ķēžu stabilie galaprodukti ietver tādu dārgmetālu kā zelta un platīna pārpilnību. Lai gan mums bija aizdomas, ka neitronu zvaigznēm ir galvenā loma, veidojot šos elementus telpā, šī hipotēze tagad šķiet daudz pārliecinošāka. Patiešām, kilonova, kas veidojās no GW170817 atliekām, varēja dot tikpat lielu zeltu kā visa Zeme - 1000 triljonus tonnu.
Pirmo reizi novērojot kilonovas “intīmo” un redzot, cik labi tas iekļaujas izvēršamā astronomiskajā scenogrāfijā, kas sākās ar neitronu zvaigznes apvienošanos, astronomi ir izdarījuši milzīgu lēcienu, lai izprastu šos brutālos kosmiskos notikumus.
Ideja, ka mēs visi esam veidoti no stardust, ir neticami populāra kultūras apziņā - visur, sākot no dokumentālajām filmām un beidzot ar dziesmu tekstiem. Bet vēl interesantāka ir prātā ienākošā koncepcija, ka zelts mūsu kāzu gredzenos un Rolex pulksteņos ir izgatavots no neitronu stardust. Vēl aizraujošāks ir milzīgais potenciāls, kas paveras radikāli jaunās pieejās kosmosa izpētei.
Strādājot kopā - izmantojot instrumentus, kas darbojas ne tikai visā gaismas spektrā, bet ir arī jutīgi pret gravitācijas viļņiem un pat neitrīniem - astronomi ir gatavi atvērt pilnīgi jaunu logu Visumā. Piemēram, viņi jau ir izmantojuši savus novērojumus, lai pirmo reizi kopīgi izmērītu Visuma izplešanās ātrumu, izmantojot gan gravitācijas viļņus, gan gaismu.
Jauni rezultāti parādīsies drīz. Ar šo sprādzienu tikai sākas jauns un aizraujošs daudzspēlētāju astronomijas laikmets.
Iļja Khel
