V březnu astronomové namířili Hubbleův vesmírný dalekohled na vzdálený bod ve vesmíru, kde se srazily dvě neutronové hvězdy. Hubbleovým obřím okem zírali na toto vzdálené místo 7 hodin, 28 minut a 32 sekund v průběhu šesti oběžných drah dalekohledu kolem Země. Jednalo se o nejdelší expozici, která kdy byla vystavena koliznímu místu, což astronomové nazývají „nejhlubším“ obrazem. Ale jejich výstřel, vyrobený více než 19 měsíců poté, co se světlo z kolize dostalo na Zemi, nezachytil žádné zbytky fúze neutronových hvězd. A to je skvělá zpráva.
Tento příběh začal kolísáním 17. srpna 2017. Gravitační vlna, která prošla vesmírem 130 miliónů světelných let, vrhla lasery do gravitačního vlnového observatoře laserových interferometrů (LIGO), které zahrnuje pole gravitačních vln zeměkoule. Tento signál sledoval vzorec, který vědcům řekl, že to byl výsledek sloučení dvou neutronových hvězd - první spojení neutronů a hvězd, které kdy bylo detekováno. Gravitační vlnové detektory nedokážou zjistit, ze kterého směru vlna pochází, ale jakmile dorazil signál, astronomové z celého světa se rozběhli do akce a na noční obloze hledali zdroj výbuchu. Brzy to našli: bod na okraji galaxie známé jako NGC4993 se rozzářil „kilonovou“ kolizí - masivní exploze, která prudce rozkládá radioaktivní materiál do vesmíru v zářivém zobrazení světla.
O několik týdnů později NGC4993 prošla za sluncem a znovu se neobjevila až asi 100 dní po prvním náznaku kolize. V tom okamžiku kilonova vybledla a odhalila „dosvit“ fúze neutronových hvězd - slabší, ale dlouhodobější jev. Mezi prosincem 2017 a prosincem 2018 astronomové použili Hubble k pozorování dosvitu 10krát, když pomalu mizel. Tento nejnovější obrázek, který však nevykazoval žádné viditelné dosvit ani jiné známky kolize, by mohl být dosud nejdůležitější.
„Podařilo se nám vytvořit opravdu přesný obrázek a pomohlo nám to nahlédnout zpět do 10 předchozích snímků a vytvořit skutečně přesný časový rad,“ řekl Wen-fai Fong, astronom na Northwestern University, který vedl toto nejnovější zobrazovací úsilí.
Tato „časová řada“ představuje 10 jasných záběrů dosvitu vyvíjejícího se v čase. Poslední obrázek série, zobrazující tento vesmírný bod bez dosvitu, jim umožnil vrátit se k dřívějším obrázkům a odečíst světlo od všech okolních hvězd. Po odstranění všeho hvězdného světla zůstali vědci s nebývalými, velmi podrobnými obrázky tvaru a vývoje dosvitu v čase.
Obrázek, který se objevil, nevypadá jako nic, co bychom viděli, kdybychom se podívali na noční oblohu jen očima, řekl Fong Live Science.
„Když se sloučí dvě neutronové hvězdy, vytvoří nějaký těžký předmět - buď obrovskou neutronovou hvězdu, nebo světlou černou díru - a velmi rychle se točí. A materiál se vypouští podél pólu,“ řekla.
Tento materiál vzlétl rychlostí puchýřů ve dvou sloupcích, jeden směřoval nahoru od jižního pólu a druhý od severu, řekla. Jak se pohybuje pryč od místa srážky, praští se proti prachu a dalším mezihvězdným vesmírným zbytkům, přenáší část své kinetické energie a způsobuje, že mezihvězdný materiál září. Energie jsou intenzivní, řekl Fong. Pokud by se to stalo v naší sluneční soustavě, naše Slunce by daleko zastínilo.
Hodně z toho bylo známo již z dřívějších teoretických studií a pozorování dosvitu, ale skutečný význam Fongovy práce pro astronomy spočívá v tom, že odhaluje kontext, ve kterém k původní kolizi došlo.
„Je to pěkná práce. Ukazuje to, co jsme v naší práci měli podezření z dřívějších pozorování Hubbleem,“ řekl Joseph Lyman, astronom na Warwick University v Anglii, který vedl dřívější studium dosvitu. "Binární neutronová hvězda se nespojila uvnitř kulové hvězdokupy."
Globulární shluky jsou oblasti hustých vesmírů s hvězdami, řekl Lyman, který se do nového úsilí nezapojil. Neutronové hvězdy jsou vzácné a dvojhvězdy neutronových hvězd nebo dvojice neutronových hvězd obíhajících navzájem jsou dokonce vzácnější. Astronomové měli na začátku podezření, že sloučení dvojhvězd neutronových hvězd se s největší pravděpodobností objeví v oblastech vesmíru, kde jsou hvězdy pevně seskupeny a divoce se houpají. Lyman a jeho kolegové analyzovali tato dřívější data z Hubbleova studia a objevili nějaké důkazy, které by tomu tak nemusely být. Fongův obraz ukázal, že zde není žádný globulární shluk, což by podle všeho potvrdilo, že alespoň v tomto případě kolize neutronových hvězd nepotřebuje k vytvoření hustého shluku hvězd.
Fong řekl, že důležitým důvodem ke studiu těchto následků je to, že nám může pomoci porozumět krátkým zábleskům gama - záhadným výbuchům paprsků gama, které astronomové občas detekují ve vesmíru.
„Myslíme si, že tyto exploze by mohly být spojením dvou neutronových hvězd,“ řekla.
Rozdíl v těchto případech (kromě astronomů, kteří nezjistili gravitační vlny, které by potvrdily jejich povahu), je úhel sloučení se Zemí.
Země měla boční pohled na dosvit této fúze, řekl Fong. Musíme vidět, jak se světlo zvedá a postupem času mizí.
Když však dojde ke krátkému výbuchu gama paprsků, řekla: „Je to, jako byste se dívali dolů po hlavni firehose.“
Jedna z proudů unikající hmoty v těchto případech, řekla, je namířena na Zemi. Nejprve tedy vidíme světlo z nejrychleji se pohybujících částic, které cestují významnou frakcí rychlosti světla, jako krátký záblesk paprsků gama. Poté se světelný bod pomalu slábne, jak se pomalu se pohybující částice dostanou na Zemi a stanou se viditelnými.
Tento nový článek, který má být zveřejněn v Astrophysical Journal Letters, tuto teorii nepotvrzuje. Ale nabízí vědcům více materiálu, než kdy předtím, pro studium dosvitu fúzí neutronových hvězd.
„Je to dobrá reklama na význam Hubbleu v porozumění těmto extrémně slabým systémům,“ řekl Lyman, „a dává vodítko, jaké další možnosti umožní,“ uvedl masivní nástupce Hubbla, který má být nasazen v roce 2021. .
Poznámka editora: Tento příběh byl opraven ve 12:20. EST v pátek 13. září odstranil prohlášení, že žádné gama paprsky nebyly nikdy přímo spojeny s fúzí neutronových hvězd. S fúzí GW170817 byla spojena slabá sprcha paprsků gama.
