Pred približno 130 milijoni let sta v galaksiji daleč trčili dve nevtronski zvezdi. Ta dogodek je zdaj že peto opazovanje gravitacijskih valov s strani Laser Interferometer Gravitacijski valni observatorij (LIGO) in sodelovanje Device in prvo odkritje, ki ga ni povzročilo trčenje dveh črnih lukenj.
Toda ta dogodek - ki se imenuje kilonova - je ustvaril tudi nekaj drugega: svetlobo v več valovnih dolžinah.
Prvič v zgodovini so astronomski pojav opazili najprej skozi gravitacijske valove in nato videli s teleskopi. V neverjetnem sodelovanju je več kot 3.500 astronomov, ki so uporabljali 100 instrumentov na več kot 70 teleskopih po vsem svetu in v vesolju, sodelovalo s fiziki iz sodelovanja LIGO in Device.
Znanstveniki temu pravijo "multimessenger astronomija."
"Skupaj so vsa ta opažanja večja od vsote njihovih delov," je na današnji sestanki govorila Laura Cadonati, podpredsednica LIGO. "Zdaj se učimo o fiziki vesolja, o elementih, iz katerih smo sestavljeni, na način, ki ga še nihče ni storil."
"To nam bo omogočilo vpogled v to, kako delujejo eksplozije supernove, kako nastajajo zlato in drugi težki elementi, kako delujejo jedra v našem telesu in celo kako hitro se vesolje širi," je povedala Manuela Campanelli iz tehnološkega inštituta Rochester. »Multimessenger astronomija prikazuje, kako lahko stari način kombiniramo z novim. Spreminjal se je način astronomije. "
Nevtronske zvezde so zdrobljene ostanki masivnih zvezd, ki so že zdavnaj eksplodirali kot supernove. Dve zvezdi, ki se nahajata blizu drug drugega v galaksiji, imenovani NGC 4993, sta se začeli med 8–20-kratno maso našega sonca. Nato se je s svojimi supernovami, vsaka zgostila do približno 10 milj v premeru, velikosti mesta. To so zvezde, ki so v celoti sestavljene iz nevtronov in so v velikosti in gostoti med običajnimi zvezdami in črnimi luknjami - le čajna žlička materiala nevtronskih zvezd bi tehtala milijardo ton.
Med seboj sta se vrtela v kozmičnem plesu, dokler njuna medsebojna gravitacija ni povzročila trka. To trčenje je ustvarilo ognjeno kroglo astronomskih razsežnosti, posledice tega dogodka pa so na Zemljo prispele 130 milijonov let pozneje.
"Medtem ko se je ta dogodek zgodil pred 130 milijoni let, smo o tem na Zemlji izvedeli šele 17. avgusta 2017, tik pred sončnim mrkom," je dejal Andy Howell iz observatorija v Las Cumbresu, danes na novinarski seji. "Ves čas ohranjamo to skrivnost in kmalu bomo razpadli!"
Ob 8:41 uri EDT, LIGO in Devica so začutili zgodnje tresenje valovanja vesoljskega časa, gravitacijskih valov. Le dve sekundi pozneje je Nasin vesoljski teleskop Fermi zaznal svetel utrip gama žarkov. To je raziskovalcem omogočilo, da hitro določijo smer, iz katere prihajajo valovi.
Na tisoče astronomov po telegramu se je na tisoče astronomov po vsem svetu lotilo opazovanja in začelo zbirati dodatne podatke iz združitve nevtronskih zvezd.
Ta animacija prikazuje, kako so teleskopi LIGO, Device ter vesoljski in zemeljski teleskopi približali lokacijo gravitacijskih valov, ki sta jih 17. avgusta 2017 zaznala LIGO in Devica. Znanstveniki so z združevanjem podatkov iz vesoljskih misij Fermi in Integral s podatki LIGO in Device lahko izvor valov omejili na nebesni obliž na 30 kvadratnih stopinj. Teleskopi z vidno svetlobo so iskali veliko število galaksij v tej regiji in na koncu razkrili, da je NGC 4993 vir gravitacijskih valov. (Ta dogodek je bil kasneje imenovan kot GW170817.)
"Ta dogodek ima doslej najbolj natančno lokacijo neba od vseh zaznanih gravitacijskih valov," je v izjavi povedal Jo van den Brand, tiskovni predstavnik sodelovanja Device. "Ta rekordna natančnost je astronomom omogočila, da so spremljali opazovanja, ki so privedla do obilice osupljivih rezultatov."
To je prvi resnični dokaz, da svetloba in gravitacijski valovi potujejo z enako hitrostjo - blizu hitrosti svetlobe - kot je Einstein napovedal.
Vključeni so bili opazovalci od zelo majhnih do najbolj znanih in so hitro opazovali. Čeprav je bil sprva svetel, je dogodek zbledel v manj kot 6 dneh. Howell je dejal, da je bila opazovana svetloba v prvih nekaj urah svetlejša od Sonca, vendar je potem v nekaj dneh zbledela.
Kamera za temno energijo (DECam), ki je nameščena na 4-metrskem teleskopu Blanco v Medameriškem observatoriju Cerro Tololo v čileanskih Andih, je bila eden od instrumentov, ki je pomagal lokalizirati vir dogodka.
"Izziv, s katerim se soočamo vsakič, ko sodelovanje LIGO sproži nov opazovalni sprožilec, je, kako iščemo vir, ki hitro bledi, za začetek bi bil morda vse prej kot lociran," je dejala Marcelle Soares-Santos , z univerze Brandeis na sestanku. Je prva avtorica prispevka, ki opisuje optični signal, povezan z gravitacijskimi valovi. "Klasični izziv je iskanje igle v senenem nahodu z dodatnim zapletom, da je igla daleč in seno seli."
Z DECamom so hitro ugotovili izvorno galaksijo in izključili 1500 drugih kandidatov, ki so bili prisotni v tem senu.
"Stvari, ki so videti kot te" igle ", so zelo pogoste, zato se moramo prepričati, da imamo pravega. Danes smo prepričani, da imamo, «je dodal Soares-Santos.
Na zelo majhnem oddelku je majhen robotski 16-palčni teleskop imenovan PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - ki ga je astronom David Sand z univerze v Arizoni opisal kot "v bistvu izmučen amaterski teleskop" - tudi pomagal določiti vir. Sand je dejal, da to dokazuje, da lahko tudi majhni teleskopi igrajo kolut v multimedijski astronomiji.
Dobro znano vodi Hubble in številne druge vesoljske opazovalnice NASA in ESA, kot so misije Swift, Chandra in Spitzer. Hubble je zajemal slike galaksije v vidni in infrardeči svetlobi in bil priča novemu svetlemu objektu v NGC 4993, ki je bil svetlejši od nove, vendar šibkejši od supernove. Slike so pokazale, da je objekt v šestih dneh opazovanja Hubbleja opazno zbledel. S Hubblovimi spektroskopskimi zmogljivostmi so ekipe ugotovile tudi znake, ki jih kilonova izloči tako hitro kot petino hitrosti svetlobe.
"To je menjava iger za astrofiziko," je dejal Howell. "Sto let po tem, ko je Einstein teoretiziral gravitacijske valove, smo jih videli in jih odkrili do svojega izvora, da bi našli eksplozijo z novo fiziko, kakršno smo samo sanjali."
Tu je le nekaj vpogledov, ki jih je ta posamezni dogodek ustvaril z uporabo multimedijske astronomije:
* Gama žarki: Ti bliski svetlobe so zdaj dokončno povezani z združevanjem nevtronskih zvezd in bodo znanstvenikom pomagali ugotoviti, kako delujejo eksplozije supernove, je pojasnil Richard O’Shaughnessy, tudi iz Rochester Inštituta za tehnologijo in član ekipe LIGO. "Prve meritve gama-žarkov v kombinaciji z zaznavanjem gravitacijskih valov še dodatno potrjujejo Einsteinovo splošno teorijo relativnosti, ki napoveduje, da bi morali gravitacijski valovi potovati s svetlobno hitrostjo," je dejal.
* Vir zlata in platine: "Ta opažanja razkrivajo neposredne prstne odtise najtežjih elementov v periodični tabeli," je na brifingu dejal Edo Berger iz centra za astrofiziko Harvard Smithsonian. „Trk obeh nevtronskih zvezd je povzročil 10-kratno maso Zemlje samo v zlatu in platini. Pomislite, kako se ti materiali odletavajo od tega dogodka in se na koncu združijo z drugimi elementi, da tvorijo zvezde, planete, življenje ... in nakit. "
Berger je dodal še nekaj, o čemer je treba razmišljati: prvotne eksplozije supernov teh zvezd so ustvarile vse težke elemente do železa in niklja. Nato lahko v kilonovi v tem enem sistemu vidimo celotno zgodovino, kako je nastala parodocialna tabela težkih elementov.
Howell je dejal, da ko razdelite podpise težkih elementov v spekter, ustvarite mavrico. "Torej je na koncu mavrice res obstajal lonec z zlatom, vsaj kilonova mavrica," se je šalil.
* Astronomija jedrske fizike: "Sčasoma bo več opazovanj, kot je to odkritje, pokazalo, kako delujejo jedra v našem telesu," je dejal O'Shaughnessy. "Vplivi gravitacije na nevtronske zvezde nam bodo povedali, kako se obnašajo velike kroglice nevtronov in, po sklepanju, majhne kroglice nevtronov in protonov - stvari znotraj našega telesa, ki predstavljajo večino naše mase"; in
* Kozmologija: - "Znanstveniki lahko zdaj neodvisno izmerijo, kako hitro se vesolje širi, če primerjajo razdaljo do galaksije, ki vsebuje svetleč odsev svetlobe in razdaljo, ki izhaja iz našega opazovanja gravitacijskega vala," je dejal O'Shaughnessy.
"Sposobnost preučevanja istega dogodka z gravitacijskimi valovi in svetlobo je resnična revolucija v astronomiji," je dejal astronom Tony Piro iz organizacije CfA. "Zdaj lahko vesolje preučujemo s popolnoma različnimi sondami, ki učijo stvari, ki jih nikoli ne bi mogli vedeti samo z eno ali drugo."
"Zame je ta dogodek tako neverjeten, da nismo samo zaznali gravitacijskih valov, ampak smo videli svetlobo po elektromagnetnem spektru, ki jo je videlo 70 opazovalnic po vsem svetu," je na današnji novinarski konferenci povedal David Reitz, znanstveni predstavnik LIGO navodila. "To je prvič, da nam je kozmos ponudil enakovrednost filmov z zvokom. Video je astronomija opazovanja različnih valovnih dolžin, zvok pa gravitacijski valovi. "
Viri: Observatorij Las Cumbres, Vesoljski teleskop Hubble, Rochesterski tehnološki inštitut, Kilonova.org, CfA,, sporočanje za tisk.
Podcast (zvok): Prenos (trajanje: 9:12 - 8.4MB)
Naročite se: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Prenos (Trajanje: 9:12 - 74.5 MB)
Naročite se: Apple Podcasts | Android | RSS
