PRVNí KOSMICKá UDáLOST POZOROVANá V GRAVITAČNíCH VLNáCH I VE SVĚTLE

Send

Asi před 130 miliony let, ve vzdálené galaxii, se srazily dvě neutronové hvězdy. Tato událost je nyní 5. pozorováním gravitačních vln pomocí laserového interferometru Gravitační vlnová observatoř (LIGO) a spolupráce s Pannou a první zjištěné, které nebylo způsobeno kolizí dvou černých děr.

Ale tato událost - zvaná kilonova - přinesla také něco jiného: světlo, napříč několika vlnovými délkami.

Poprvé v historii byl astronomický jev poprvé pozorován gravitačními vlnami a poté pozorován pomocí dalekohledů. V neuvěřitelně společném úsilí více než 3 500 astronomů používajících 100 nástrojů na více než 70 dalekohledech po celém světě a ve vesmíru spolupracovalo s fyziky ze spolupráce LIGO a Panna.

Vědci to nazývají „multimessenger astronomy“.

"Všechna tato pozorování jsou společně větší než součet jejich částí," řekla Laura Cadonati, zástupkyně mluvčí LIGO na dnešním briefingu. "Nyní se učíme o fyzice vesmíru, o prvcích, z nichž jsme vyrobeni, způsobem, který nikdo předtím neudělal."

"Dá nám to nahlédnout do toho, jak exploze supernovy fungují, jak se vytvářejí zlato a další těžké prvky, jak fungují jádra v našem těle a jak rychle se vesmír rozšiřuje," řekla Manuela Campanelli z Rochesterského technologického institutu. „Multimessengerská astronomie ukazuje, jak můžeme spojit starou cestu s novou. Změnilo to způsob astronomie. “

Neutronové hvězdy jsou rozdrcená zbytková jádra masivních hvězd, která už dávno explodovala jako supernovy. Dvě hvězdy, umístěné blízko sebe v galaxii zvané NGC 4993, začínaly mezi 8-20 krát hmotností našeho slunce. Pak se svými supernovy kondenzovaly na průměr asi 10 mil, velikost města. Jedná se o hvězdy složené zcela z neutronů a jsou mezi normálními hvězdami a černými dírami ve velikosti a hustotě - jen lžička neutronového materiálu by vážila 1 miliardu tun.

V kosmickém tanci se otáčeli kolem sebe, dokud jejich vzájemná gravitace nezpůsobila jejich střet. Tato srážka způsobila ohnivou kouli astronomických rozměrů a následky této události dorazily na Zemi o 130 milionů let později.

"Zatímco se tato událost konala před 130 miliony let, dozvěděli jsme se o tom na Zemi teprve 17. srpna 2017, těsně před zatměním slunce," řekl Andy Howell z observatoře v Las Cumbres a dnes hovořil na tiskovém briefingu. "Po celou dobu jsme si toto tajemství uchovávali a chystáme se ho porazit!"

V 8:41 hod. EDT pocítili LIGO a Panna časné chvění vln kosmických, gravitačních vln. Jen o dvě sekundy později byl vesmírným dalekohledem NASA Fermi detekován jasný záblesk gama paprsků. To vědcům umožnilo rychle určit směr, ze kterého vlny přicházely.

Tisíce astronomů z celého světa, varovaní astronomovým telegramem, se snažili pozorovat a začít sbírat další údaje z fúze neutronových hvězd.

Tato animace ukazuje, jak se LIGO, Panna a kosmické a pozemní dalekohledy přiblížily k umístění gravitačních vln detekovaných 17. srpna 2017 společností LIGO a Panna. Kombinací dat z vesmírných misí Fermi a Integral s daty z LIGO a Panny dokázali vědci omezit zdroj vln na nebe o ploše 30 čtverečních stupňů. Dalekohledy s viditelným světlem prohledávaly velké množství galaxií v této oblasti a nakonec odhalily NGC 4993 jako zdroj gravitačních vln. (Tato událost byla později označena jako GW170817.)

"Tato událost má nejpřesnější lokalizaci všech dosud detekovaných gravitačních vln na obloze," uvedl ve svém prohlášení mluvčí spolupráce Panna Jo van den Brand. "Tato přesnost záznamu umožnila astronomům provádět následná pozorování, která vedla k velkému množství dechberoucích výsledků."

Toto poskytuje první skutečný důkaz, že světelné a gravitační vlny se pohybují stejnou rychlostí - blízko rychlosti světla - jak předpovídal Einstein.

Byly zapojeny observatoře od velmi malých po nejznámější, rychle vytvářející pozorování. Akce byla zpočátku jasná a událost zmizela za méně než 6 dní. Howell řekl, že pozorované světlo bylo během prvních několika hodin 2 milionkrát jasnější než Slunce, ale poté během několika dnů vybledlo.

Kamera Dark Energy (DECam), která je namontována na 4metrovém dalekohledu Blanco na meziamerické observatoři Cerro Tololo v chilských Andách, byla jedním z nástrojů, které pomohly lokalizovat zdroj události.

"Výzva, které čelíme pokaždé, když spolupráce LIGO vydává nový pozorovací spoušť, je to, jak hledáme zdroj, který rychle mizí, možná začal být slabý a je někde tam," řekla Marcelle Soares-Santos , z Brandeis University na briefingu. Je prvním autorem článku, který popisuje optický signál spojený s gravitačními vlnami. "Klasickou výzvou je najít jehlu v kupce sena s další komplikací, že jehla je daleko a kupce sena se pohybuje."

S DECamem byli schopni rychle určit zdrojovou galaxii a vyloučit 1 500 dalších kandidátů, kteří byli v tom kupce sena.

"Věci, které vypadají jako tyto" jehly ", jsou velmi běžné, takže se musíme ujistit, že máme tu správnou. Dnes jsme si jisti, že ano, “dodal Soares-Santos.

Ve velmi malém oddělení pomohl určit malý robotický 16palcový dalekohled s názvem PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - který astronom David Sand z University of Arizona popsal na „v podstatě dlážděném amatérském dalekohledu“ - zdroj. Sand řekl, že to dokazuje, že i malé dalekohledy mohou hrát roli v multimessenger astronomii.

Známý je veden Hubbleem a několika dalšími vesmírnými observatořemi NASA a ESA, jako jsou mise Swift, Chandra a Spitzer. Hubble zachytil snímky galaxie ve viditelném a infračerveném světle, svědky nového jasného objektu v NGC 4993, který byl jasnější než nová, ale slabší než supernova. Snímky ukázaly, že objekt znatelně vybledl během šesti dnů pozorování Hubbleem. S využitím Hubbleových spektroskopických schopností týmy také objevily náznaky, že kilonojem vystřelil materiál tak rychle, jako jedna pětina rychlosti světla.

"Jedná se o měnič her pro astrofyziku," řekl Howell. "Sto let poté, co Einstein teoretizoval gravitační vlny, jsme je viděli a vystopovali je zpět k jejich zdroji, abychom našli explozi s novou fyzikou, o které jsme jen snili."

Zde je jen několik poznatků, které tato jediná událost vytvořila pomocí multimessirové astronomie:

* Gama paprsky: Tyto záblesky světla jsou nyní definitivně spojeny se slučováním neutronových hvězd a pomohou vědcům zjistit, jak exploze supernovy fungují, vysvětlil Richard O'Shaughnessy, také z Rochester Institute of Technology a člen týmu LIGO. "Počáteční měření gama paprsků v kombinaci s detekcí gravitačních vln dále potvrzují Einsteinovu obecnou teorii relativity, která předpovídá, že gravitační vlny by se měly pohybovat rychlostí světla," uvedl.

* Zdroj zlata a platiny„Tato pozorování odhalují přímé otisky prstů nejtěžších prvků v periodické tabulce,“ řekl Edo Berger z Harvard Smithsonianova centra pro astrofyziku. "Srážka dvou neutronových hvězd způsobila desetinásobek hmotnosti Země pouze ve zlatě a platině." Přemýšlejte o tom, jak tyto materiály létají z této události, nakonec se spojí s dalšími prvky a vytvoří hvězdy, planety, život… a šperky. “

Berger přidal něco jiného, o čem přemýšlet: původní exploze těchto hvězd supernovy vyvolaly všechny těžké prvky až po železo a nikl. Pak v kilonévě v tomto jediném systému můžeme vidět úplnou historii toho, jak vznikla periodocial tabulka těžkých prvků.

Howell řekl, že když rozdělíte podpisy těžkých prvků do spektra, vytvoříte duhu. "Takže na konci duhy byl opravdu hrnec zlata, alespoň kilonova duha," žertoval.

* Astronomie jaderné fyziky: "Nakonec, další pozorování, jako je tento objev, nám řeknou, jak fungují jádra v našem těle," řekl O'Shaughnessy. "Účinky gravitace na neutronové hvězdy nám prozradí, jak se velké koule neutronů chovají, a tedy malé kuličky neutronů a protonů - věci uvnitř našeho těla, které tvoří většinu naší hmoty"; a

Kosmologie: - „Vědci nyní mohou nezávisle měřit, jak rychle se vesmír rozšiřuje porovnáním vzdálenosti s galaxií, která obsahuje světelný světelný paprsek a vzdálenost odvozenou od našeho pozorování gravitačními vlnami,“ řekl O'Shaughnessy.

"Schopnost studovat stejnou událost s gravitačními vlnami i světlem je skutečná revoluce v astronomii," řekl astronom Tony Piro z CfA. "Nyní můžeme studovat vesmír s úplně odlišnými sondami, které učí věci, které bychom nikdy nemohli vědět jen s jedním nebo druhým."

"Pro mě byla tato událost tak úžasná, že jsme nejen detekovali gravitační vlny, ale viděli jsme světlo napříč elektromagnetickým spektrem, které vidělo 70 observatoří po celém světě," řekl David Reitz, vědecký mluvčí LIGO, v dnešním tisku briefing. "Je to poprvé, co nám vesmír poskytl ekvivalent filmů se zvukem." Video je pozorovací astronomie napříč různými vlnovými délkami a zvuk je gravitační. “

Zdroje: Las Cumbres Observatory, Hubble Space Telescope, Rochester Institute of Technology, Kilonova.org, CfA ,, press briefing.