V srpnu 2017 laserové interferometrové gravitační vlnové observatoře (LIGO) detekovaly vlny, o nichž se věřilo, že byly způsobeny sloučením neutronových hvězd. Tato událost „kilonova“, známá jako GW170817, byla první astronomickou událostí, která byla detekována v gravitačních i elektromagnetických vlnách - včetně viditelného světla, gama záření, rentgenového záření a rádiových vln.
V měsících, které následovaly po fúzi, pozorovaly oběžné a pozemní dalekohledy po celém světě GW170817, aby zjistily, co z toho vyplynulo. Podle nové studie mezinárodního týmu astronomů sloučení vytvořilo úzký paprsek materiálu, který se dostal do mezihvězdného prostoru rychlostí blížící se rychlosti světla.
Studie, která popisuje jejich zjištění, nazvaná „Superluminální pohyb relativistického paprsku při fúzi neutronů a hvězd GW170817“, se nedávno objevila v časopise Příroda. Studii vedl Kunal Mooley, Jansky Research Fellow ve společnosti Caltech a National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Adam Deller z OzGrav a Swinburne Univeristy's Centre pro astrofyziku a superpočítač; a Ore Gottlieb, doktorand z Tel Aviv University.
Připojili se k nim členové NRAO, Kalifornského technologického institutu (Caltech), kosmické observatoře Onsala, hebrejské univerzity v Jeruzalémě, texaské technické univerzity a Princetonské univerzity. Pro účely studie tým kombinoval data z velmi dlouhého základního pole NSF (VLBA), velmi velkého pole Karl G. Jansky (VLA) a dalekohledu Green Bank Telescope (GBT) Roberta C. Byrda.
Na základě těchto údajů dokázali vyřešit dlouhotrvající tajemství fúze, což bylo, zda z jejích pólů vyprodukoval proud materiálu proudící či ne. Vědci se domnívali, že tomu tak bylo, protože takové trysky musí produkovat výbuchy gama paprsků, o nichž se předpokládá, že jsou způsobeny sloučením párů neutronů a hvězd.
Po pozorování objektu 75 dnů po fúzi a poté znovu po 230 dnech tým zjistil, že oblast radiové emise z fúze se pohybovala neuvěřitelnou rychlostí. Tato pozorování lze vysvětlit pouze přítomností výkonného paprsku. Jak vysvětlil Dr. Mooley v tiskové zprávě NRAO:
"Měřili jsme zdánlivý pohyb, který je čtyřikrát rychlejší než světlo." Tato iluze, zvaná superluminální pohyb, vzniká, když je paprsek nasměrován téměř k Zemi a materiál v paprsku se pohybuje blízko rychlosti světla. “
"Na základě naší analýzy je tento paprsek s největší pravděpodobností velmi úzký, maximálně 5 stupňů široký a směřoval pouze 20 stupňů od směru Země," dodal Adam Deller. "Abychom vyhověli našim pozorováním, musí také materiál v paprsku tryskat ven při více než 97 procentech rychlosti světla."
Z těchto nových dat vyplynul nový scénář, který vysvětluje, co se stalo po události kilonova. Sloučení v podstatě způsobilo explozi, která vytlačila sférickou vrstvu úlomků směrem ven. Mezitím se sloučené neutronové hvězdy zhroutily a vytvořily černou díru, která k němu začala přitahovat materiál. To vedlo k tomu, že materiál spadl do rychle se točícího disku kolem černé díry, která generovala dvojici trysek vystřelujících ven z pólu.
Jak zdůraznil Gregg Hallinan z Caltechu, umístění trysek bylo velmi šťastné. "Měli jsme štěstí, že jsme tuto událost mohli pozorovat, protože kdyby byl proudový paprsek nasměrován mnohem dále od Země, bylo by pro nás vysílání radiové emise příliš slabé na to, abychom to detekovali," řekl.
Data z těchto nejnovějších pozorování také ukázala, že tryska interagovala se skořápkou trosek, která tvořila „kokon“ materiálu, který se rozpíná směrem ven pomaleji než trysky. To pomohlo vyřešit další tajemství, kterým bylo, zda detekované radiové zdroje byly nebo nebyly výsledkem interakce s kokonem nebo pocházející z proudu materiálu. Jak vysvětlil Ore Gottlieb:
"Naše interpretace je taková, že kokon dominoval v radiovém vyzařování přibližně do 60 dnů po sloučení a později emise převládala v proudu."
Podle výzkumného týmu tato studie podporuje teorii, že existuje souvislost mezi fúzemi neutronových hvězd a krátkodobými gama záblesky. Ukázalo se také, že trysky musí být nasměrovány relativně blízko k Zemi, aby tyto výbuchy byly detekovatelné našimi observatořími. Jak vysvětlil Mooley:
"Naše studie ukazuje, že kombinace pozorování z VLBA, VLA a GBT je mocným prostředkem pro studium proudů a fyziky spojené s událostmi gravitačních vln."
Pozorování těchto proudů, která byla prováděna v rádiové části spektra, navíc poskytují nový a fascinující pohled na tento astronomický jev. Nakonec je to jen poslední překvapení, které GW170817 poskytlo astronomům od jeho prvního zjištění.
