Zinātnieki pirmo reizi vēsturē reģistrēja gravitācijas viļņus, apvienojoties divām neitronu zvaigznēm - superdense objektiem ar mūsu Saules masu un Maskavas izmēriem. Iegūto gamma staru pārrāvumu un kilonovas pārrāvumu novēroja aptuveni 70 zemes un kosmosa observatorijas - viņi varēja redzēt teorētiķu prognozēto smago elementu, ieskaitot zeltu un platīnu, sintēzes procesu un apstiprināt hipotēžu par noslēpumaino īso gamma staru pārrāvumu raksturu pareizību, ziņoja sadarbības preses dienests. LIGO / Jaunava, Eiropas Dienvidu observatorija un Los Cumbres observatorija. Novērojumu rezultāti var atklāt neitronu zvaigžņu struktūras noslēpumu un smago elementu veidošanos Visumā.
2017. gada 17. augusta rītā (plkst. 8:41 rītā pēc ASV austrumu krasta laika, kad Maskavā bija pulksten 15:41) automātiskās sistēmas vienā no diviem LIGO gravitācijas viļņu observatorijas detektoriem reģistrēja gravitācijas viļņa ienākšanu no kosmosa. Signāls saņēma apzīmējumu GW170817, tas bija piektais gravitācijas viļņu fiksēšanas gadījums kopš 2015. gada, kopš tie tika pirmo reizi reģistrēti. Tikai trīs dienas agrāk LIGO observatorija pirmo reizi "dzirdēja" gravitācijas vilni kopā ar Eiropas projektu Virgo.
Tomēr šoreiz, tikai divas sekundes pēc gravitācijas notikuma, Fermi kosmosa teleskops dienvidu debesīs atklāja gamma staru plīsumu. Gandrīz tajā pašā brīdī Eiropas un Krievijas kosmosa novērošanas centrs INTEGRAL uzliesmojumu pamanīja.
LIGO observatorijas automātiskās datu analīzes sistēmas secināja, ka šo divu notikumu sakritība ir ārkārtīgi maz ticama. Papildu informācijas meklēšanas laikā tika atklāts, ka gravitācijas vilni redzēja otrais LIGO detektors, kā arī Eiropas gravitācijas observatorija Jaunava. Astronomi visā pasaulē tika brīdināti par gravitācijas viļņu un gamma-starojuma avotu meklēšanu, sākās daudzas observatorijas, tostarp Eiropas Dienvidu observatorija un Habla kosmiskais teleskops.
Pēc sprādziena mainās kilonovas spilgtums un krāsa.
Uzdevums nebija viegls - apvienotie dati no LIGO / Jaunava, Fermi un INTEGRAL ļāva noteikt 35 kvadrātu grādus - šī ir aptuvena vairāku simtu Mēness disku platība. Tikai 11 stundas vēlāk mazais Swope teleskops ar metra spoguli, kas atrodas Čīlē, uzņēma pirmo iespējamā avota attēlu - tas izskatījās kā ļoti spoža zvaigzne blakus eliptiskajai galaktikai NGC 4993 Hydra zvaigznājā. Nākamo piecu dienu laikā avota spilgtums samazinājās 20 reizes, un krāsa pakāpeniski mainījās no zila uz sarkanu. Visu šo laiku objekts tika novērots ar daudziem teleskopiem diapazonā no rentgena līdz infrasarkanajam, līdz septembrī galaktika bija pārāk tuvu Saulei un kļuva nepieejama novērošanai.
Zinātnieki secināja, ka slimības uzliesmojuma avots atradās galaktikā NGC 4993 aptuveni 130 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes. Tas ir neticami tuvu, līdz šim gravitācijas viļņi ir nonākuši pie mums no miljardiem gaismas gadu attāluma. Pateicoties šai tuvībai, mēs tos varējām dzirdēt. Viļņa avots bija divu objektu apvienošanās ar masām diapazonā no 1,1 līdz 1,6 saules masām - tās varēja būt tikai neitronu zvaigznes.
Foto ar gravitācijas viļņu avotu - NGC 4993, ar zibspuldzi centrā.
Reklāmas video:
Pats pārsprāgums "skanēja" ļoti ilgi - apmēram 100 sekundes, melno caurumu apvienošana deva sekundes daļu. Neitronu zvaigžņu pāris apgriezās ap kopējo masas centru, pakāpeniski zaudējot enerģiju gravitācijas viļņu veidā un saplūstot. Kad attālums starp tiem tika samazināts līdz 300 kilometriem, gravitācijas viļņi kļuva pietiekami jaudīgi, lai sasniegtu LIGO / Jaunava gravitācijas detektoru jutības zonu. Kad divas neitronu zvaigznes saplūst vienā kompaktā objektā (neitronu zvaigzne vai melnais caurums), notiek spēcīgs gamma starojuma pārsprāgums.
Astronomi šādus gamma staru pārrāvumus sauc par īsiem gamma staru pārrāvumiem, gamma staru teleskopi tos reģistrē apmēram reizi nedēļā. Ja garo GRB raksturs ir saprotamāks (to avoti ir supernovas sprādzieni), nebija vienprātības par īsu pārrāvumu avotiem. Bija hipotēze, ka tos rada neitronu zvaigžņu apvienošanās.
Tagad zinātnieki pirmo reizi varēja apstiprināt šo hipotēzi, jo, pateicoties gravitācijas viļņiem, mēs zinām sapludināto komponentu masu, kas pierāda, ka tās ir precīzi neitronu zvaigznes.
“Gadu desmitiem ilgi mums ir aizdomas, ka īsie GRB rada neitronu zvaigznīšu apvienošanos. Tagad, pateicoties LIGO un Jaunavas datiem par šo notikumu, mums ir atbilde. Gravitācijas viļņi mums stāsta, ka apvienotajiem objektiem bija masas, kas atbilst neitronu zvaigznēm, un gamma staru pārraušana mums saka, ka šie objekti diez vai varētu būt melnie caurumi, jo melno caurumu sadursmei nevajadzētu radīt starojumu, saka Fermi centra projekta virsniece Džūlija MakEnery. kosmiskais lidojums NASA nosauca Goddard.
Turklāt astronomi pirmo reizi ir saņēmuši nepārprotamu apstiprinājumu par kilonas (vai "makrona") signālraķešu esamību, kas ir aptuveni 1000 reizes jaudīgāki nekā parastie nova signālraķetes. Teorētiķi prognozēja, ka kilonovi var rasties, apvienojoties neitronu zvaigznēm vai neitronu zvaigznei un melnajam caurumam.
Tas izraisa smago elementu sintēzi, pamatojoties uz neitronu uztveršanu ar kodoliem (r-process), kā rezultātā daudzi smagie elementi, piemēram, zelts, platīns vai urāns, parādījās Visumā.
Pēc zinātnieku domām, ar vienu kilonovas eksploziju var rasties milzīgs zelta daudzums - līdz desmit reizes lielāks par Mēness masu. Līdz šim ir novērots tikai viens notikums, kas varētu būt kilonovas eksplozija.
Tagad astronomi pirmo reizi varēja novērot ne tikai kilonovas dzimšanu, bet arī tās "darba" produktus. Spektri, kas iegūti ar Habla un VLT (ļoti liela izmēra teleskopiem) teleskopiem, parādīja cēzija, telūra, zelta, platīna un citu smago elementu klātbūtni, kas izveidojās, apvienojoties neitronu zvaigznēm.
“Pagaidām mūsu saņemtie dati lieliski sakrīt ar teoriju. Tas ir teorētiķu triumfs, LIGO un VIrgo observatoriju fiksēto notikumu absolūtās realitātes apstiprināšana un ievērojams sasniegums ESO, lai iegūtu šādus kilonovas novērojumus,”saka Stefano Kovino, pirmais rakstu autors Dabas astronomijā.
Zinātniekiem pagaidām nav atbildes uz jautājumu, kas palicis pēc neitronu zvaigžņu apvienošanās - tas var būt vai nu melnais caurums, vai arī jauna neitronu zvaigzne, turklāt nav pilnībā skaidrs, kāpēc gamma staru pārraide bija samērā vāja.
Gravitācijas viļņi ir telpas-laika ģeometrijas svārstību viļņi, kuru esamību paredzēja vispārējā relativitātes teorija. Pirmoreiz LIGO sadarbība paziņoja par to ticamu atklāšanu 2016. gada februārī - 100 gadus pēc Einšteina prognozēm.
Aleksandrs Voytyuks