V srpnu 2017 došlo k dalšímu významnému průlomu, když laserová interferometrová gravitační vlnová observatoř (LIGO) detekovala vlny, o nichž se věřilo, že byly způsobeny sloučením neutronových hvězd. Krátce nato byli vědci z LIGO, Advanced Virgo a Fermi Gamma-ray Space Telescope schopni určit, kde na obloze došlo k této události (známé jako kilonova).
Tento zdroj, známý jako GW170817 / GRB, byl cílem mnoha následných průzkumů, protože se věřilo, že sloučení mohlo vést k vytvoření černé díry. Podle nové studie týmu, která od události analyzovala data z rentgenové observatoře Chandra od NASA, mohou vědci nyní s větší jistotou říci, že sloučení vytvořilo v naší galaxii novou černou díru.
Studie s názvem „GW170817 s největší pravděpodobností vytvořila černou díru“ se nedávno objevila v roce 2007 Astrofyzikální dopisy v časopisech. Studii vedl David Pooley, pomocný profesor fyziky a astronomie na Trinity University v San Antoniu, a zahrnovali členy z Texasské univerzity v Austinu, Kalifornské univerzity, Berkeley a Energetické kosmos laboratoře na Univerzitě Nazarbayev v Kazachstánu.
Pro účely své studie tým analyzoval rentgenová data z Chandry pořízená ve dnech, týdnech a měsících po detekci gravitačních vln pomocí LIGO a gama paprsků misí Fermi NASA. Zatímco téměř každý dalekohled na světě pozoroval zdroj, rentgenová data byla rozhodující pro pochopení toho, co se stalo po srážce dvou neutronových hvězd.
Zatímco pozorování Chandry dva až tři dny po události nedokázalo detekovat zdroj rentgenového záření, následné pozorování provedené 9, 15 a 16 dní po události vedlo k detekcím. Zdroj zmizel na nějaký čas, když GW170817 prošel za Sluncem, ale další pozorování byla provedena asi 110 a 160 dnů po události, přičemž oba tyto případy vykazovaly významné rozjasnění.
I když data LIGO poskytla astronomům dobrý odhad hmoty výsledného objektu po sloučení neutronových hvězd (2,7 solárních hmot), nestačilo to k určení toho, čím se stalo. V podstatě toto množství hmoty znamenalo, že se jednalo o nejmasivnější neutronovou hvězdu, jakou kdy byla nalezena, nebo o černou díru s nejnižší hmotností, jaké kdy byly nalezeny (předchozí držitelé záznamu byli čtyři nebo pět solárních hmot). Jak vysvětlil Dave Pooley v tiskové zprávě NASA / Chandra:
"Zatímco neutronové hvězdy a černé díry jsou záhadné, mnoho z nich jsme studovali po celém vesmíru pomocí dalekohledů jako je Chandra." To znamená, že máme jak data, tak teorie, jak očekáváme, že se takové objekty budou chovat v rentgenovém záření. “
Pokud by se neutronové hvězdy sloučily a vytvořily těžší neutronovou hvězdu, pak by astronomové očekávali, že se rychle roztočí a vytvoří velmi silné magnetické pole. To by také vytvořilo rozšířenou bublinu vysokoenergetických částic, která by vedla k jasným rentgenovým emisím. Data z Chandry však odhalila rentgenové emise, které byly několik setkrát nižší, než se očekávalo od masivní, rychle se točící neutronové hvězdy.
Porovnáním pozorování Chandry s pozorováním NSF Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), Pooley a jeho tým také mohli odvodit, že rentgenová emise byla způsobena výhradně rázovou vlnou způsobenou fúzí rozbíjející se do okolí plyn. Stručně řečeno, z neutronové hvězdy nebyly žádné známky rentgenového záření.
To silně znamená, že výsledný objekt byl ve skutečnosti černá díra. Pokud by byly potvrzeny, tyto výsledky by naznačovaly, že proces formování díry může být někdy komplikovaný. V podstatě by GW170817 byl výsledkem toho, že dvě hvězdy podstoupily výbuch supernovy, který zanechal za sebou dvě neutronové hvězdy na dostatečně těsné oběžné dráze, na kterou se nakonec sešli. Jak vysvětlil Pawan Kumar:
"Možná jsme odpověděli na jednu z nejzákladnějších otázek o této oslnivé události: co to způsobilo?" Astronomové již dlouho tušili, že sloučení neutronových hvězd by vytvořilo černou díru a vytvořilo výboje záření, ale dosud jsme k tomu neměli silný důvod. ““
Pokud jde o budoucnost, tvrzení předložená Pooleym a jeho kolegy mohla být testována budoucími rentgenovými a rádiovými pozorováními. V tomto ohledu by byly zvláště užitečné nástroje nové generace - jako je čtvercový kilometr Array (SKA), který se v současné době připravuje v Jižní Africe a Austrálii, a pokročilý dalekohled ESA pro vysoce energetickou astrofyziku (Athena +).
Pokud se zbytek ukáže jako masivní neutronová hvězda s koneckonců silným magnetickým polem, měl by se zdroj v příštích letech v rentgenových a rádiových vlnových délkách dostat mnohem jasnější, protože bublina s vysokou energií dohání zpomalující šok mávat. Jak rázová vlna oslabuje, astronomové očekávají, že bude i nadále slabnout, než tomu bylo v nedávné době.
Bez ohledu na to, budoucí pozorování GW170817 jsou povinna poskytnout spoustu informací, podle J. Craiga Wheelera, spoluautora studie také z University of Texas. "GW170817 je astronomická událost, která se neustále dává," řekl. "Z této jediné události se toho tolik učíme o astrofyzice nejhustších známých předmětů."
Pokud tato následná pozorování zjistí, že těžkou neutronovou hvězdou je to, co vyplynulo ze sloučení, tento objev by zpochybnil teorie o struktuře neutronových hvězd a o tom, jak masivní mohou získat. Na druhou stranu, pokud zjistí, že vytvořil malou černou díru, napadne astronomové představy o nižších hmotnostních limitech černých děr. Pro astrofyziky je to v zásadě oboustranně výhodný scénář.
Jako spoluautor Bruce Grossan z University of California v Berkeley dodal:
"Na začátku mé kariéry mohli astronomové pozorovat pouze neutronové hvězdy a černé díry v naší vlastní galaxii a nyní pozorujeme tyto exotické hvězdy napříč vesmírem." Jak vzrušující je být naživu, vidět nástroje jako LIGO a Chandra, které nám ukazují tolik vzrušujících věcí, které příroda může nabídnout. “
Když se podíváme dále do vesmíru a hlouběji zpět v čase, odhalilo mnoho o vesmíru, který byl dříve neznámý. A s vylepšenými nástroji vyvinutými pouze za účelem studia astronomických jevů podrobněji a na větší vzdálenosti se zdá, že to, co bychom se mohli naučit, není nijak omezeno. A nezapomeňte se podívat na toto video fúze GW170817 s laskavým svolením rentgenové observatoře Chandra:
