Leta 2017 sta LIGO (Laser-Interferometer Gravitational Wave Observatory) in Devica zaznala gravitacijske valove, ki prihajajo iz združitve dveh nevtronskih zvezd. Ta signal so poimenovali GW170817. Dve sekundi po zaznavi je Nasin satelit Fermi zaznal razpok gama žarkov (GRB), ki so ga poimenovali GRB170817A. V nekaj minutah so teleskopi in opazovalnice po vsem svetu odpovedali dogodek.
Vesoljski teleskop Hubble je igral zgodovinsko odkrivanje dveh nevtronskih zvezd, ki se združujejo. Hubble je od decembra 2017 od te združitve zaznal vidno svetlobo in v naslednjem letu in pol več kot 10-krat obrnil svoje isto ogledalo na isti lokaciji. Rezultat?
Najglobja podoba sledove tega dogodka in ena polna znanstvenih podrobnosti.
"To je najglobja izpostavljenost tega dogodka, kar smo jih kdaj videli v vidni svetlobi," je dejal Wen-fai Fong, ki je vodil raziskavo severozahodnjaka. "Globlje kot je slika, več informacij lahko dobimo."
Hubble je poleg tega, da je predstavil globoko sliko naknadnega sijaja združitve, razkril tudi nekaj nepričakovanih skrivnosti same združitve, curka, ki ga je ustvaril, in tudi nekaj podrobnosti o naraščanju kratkih gama žarkov.
Za mnoge znanstvenike je GW170817 najpomembnejše LIGO odkritje do zdaj. Odkritje je leta 2017 prejelo nagrado Breakthrough of the Year iz revije Science. Čeprav se je o trkih ali združitvah dveh nevtronskih zvezd veliko govorilo, so astrofiziki prvič lahko to opazili. Ker so jo opazovali tudi v elektromagnetni svetlobi in v gravitacijskih valovih, je bilo to tudi prvo "opazovanje več sporočil med tema dvema oblikama sevanja", kot piše v sporočilu za javnost.
Deloma so to storile okoliščine. GW170817 je v astronomskem pogledu precej blizu Zemlje: od eliptične galaksije NGC 4993 je le 140 milijonov svetlobnih let. Bilo je svetlo in enostavno najti.
Trčenje obeh nevtronskih zvezd je povzročilo kilonovo. Nastanejo, ko se dve nevtronski zvezdi združita, kot je ta, ali ko se nevtronska zvezda in črna luknja združita. Kilonova je približno 1000-krat svetlejša od klasične nove, ki se pojavi v sistemu binarnih zvezd, ko se beli škrat in njen spremljevalec združita. Izjemno svetlost kilonove povzročajo težki elementi, ki se tvorijo po združitvi, vključno z zlatom.
Združitev je ustvarila curek materiala, ki potuje s skoraj svetlobno hitrostjo, zaradi česar je bilo zatemnilo težko videti. Čeprav je curek, ki se je zapletel v prostorski material, tisto, kar je združitev naredilo tako svetle in enostavne za opazovanje, je zasenčil tudi zatemnitev dogodka. Da bi videli posvetlitev, so morali astrofiziki biti potrpežljivi.
"Da smo lahko videli sled, se je kilonova morala odmakniti," je dejal Fong. "Zagotovo je približno 100 dni po združitvi kilonova zbledela v pozabo in sled je prevzela. Zatemnitev je bila tako bleda, da jo je zapustil najobčutljivejšim teleskopom, da bi jo zajel. "
Tu je prišel vesoljski teleskop Hubble. Hubble je decembra 2017 videl vidno svetlobo iz zatemnitve. Od takrat do marca 2019 je Hubble ponovno obiskal afterglow še 10-krat. Končna podoba je bila doslej najglobja, saj je častilo prostor, ki je strmel na mesto, kjer se je združevanje dogajalo 7,5 ure. Iz te slike so astrofiziki vedeli, da vidna svetloba končno ni več, 584 dni po združitvi obeh nevtronskih zvezd.
Zatemnitev dogodka je bila ključna in je zeblo. Da bi jo videli in preučili, je morala ekipa, ki je sodelovala v študiji, odstraniti svetlobo iz okoliške galaksije, NGC 4993. Galaktična svetloba je zapletena, kar bi govorilo, da bi "okužilo" podočnjake in poslabšalo rezultate .
"Če želite natančno izmeriti svetlobo iz podočnjaka, morate vzeti vso drugo svetlobo," je dejal Peter Blanchard, podoktorski sodelavec v CIERA in drugi avtor študije. "Največji krivec je onesnaženje svetlobe iz galaksije, ki je po zgradbi izredno zapleteno."
Zdaj pa so imeli 10 Hubbleovih slik za prižiganje. Na teh slikah kilonove ni bilo več in ostala je samo podočnjaka. V končni sliki ni bilo več tudi podočnjaka. Končno sliko so prekrili na ostalih 10 slik podočnjaka in z algoritmom natančno odstranili vso svetlobo s prejšnjih Hubbleovih slik, ki prikazujejo pozlij. Pixel for pixel.
Na koncu so imeli čez čas eno serijo slik, ki so pokazale le sled, brez kontaminacije iz galaksije. Slika se je ujemala z modeliranimi napovedmi in je tudi najnatančnejša časovna serija slik dogodka.
"Razvoj svetlosti se popolnoma ujema z našimi teoretičnimi modeli curkov," je dejal Fong. "Prav tako se popolnoma strinja s tistim, kar nam pravijo radio in rentgenski žarki."
Kaj so torej našli na teh slikah?
Najprej območje, kjer so se združile nevtronske zvezde, ni bilo gosto poseljeno z grozdi, kar bi moralo biti predvideno v prejšnjih študijah.
"Prejšnje študije kažejo, da se lahko pari nevtronskih zvezd tvorijo in združujejo v gostem okolju krogličnega grozda," je dejal Fong. "Naša opažanja kažejo, da to združitev nevtronskih zvezd zagotovo ne drži."
Fong tudi meni, da je to delo osvetlilo razpoke gama žarkov. Meni, da so te oddaljene eksplozije pravzaprav združitve nevtronskih zvezd, kot je GW170817. Po Fongu vsi proizvajajo relativistične curke, samo, da jih gledajo z različnih zornih kotov.
Astrofiziki običajno vidijo te curke pri snemanju gama žarkov iz drugega kota kot GW170817, običajno na glavo. Toda GW170817 je bil viden s kota 30 stopinj. Tega še nikoli nismo videli pri optični svetlobi.
"GW170817 smo prvič videli letalo" zunaj osi ", je dejal Fong. "Nova časovna serija kaže, da je glavna razlika med GW170817 in oddaljenimi kratkimi gama žarki kot gledanja."
Dokument, v katerem bodo navedeni rezultati, bo objavljen v Pismih astrofizičnega časopisa ta mesec. Ime je „Optični odsev GW170817: strukturiran curek zunaj osi in globoke omejitve glede na nastanek krogličnega grozda.“ Ogled je na zgornji povezavi na arxiv.org.
Več:
- Raziskovalni članek: Optični odsev GW170817: Strukturirano zunaj osi in globoke omejitve glede izvora globularnega grozda
- Sporočilo za javnost: Afterglow osvetljuje naravo, izvor nevtronskih zvezdov
- LIGO / Devica: ZRINA MULTI-MESENGERSKE ASTROFIZIKE: UGOTOVITVE BINARSKEGA ZVEZDA NEVRONA
