Zlúčenie neutrónovej hviezdy bolo opravené! • Sergey Popov • Vedecký obraz dňa na "prvkoch" • Astrofyzika

Zlúčenie neutrónovej hviezdy bolo opravené!

Vďaka spoločnému úsiliu účastníkov projektov LIGO a VIRGO, ako aj stovkám pozorovateľov astronómov pracujúcich po celom svete bolo možné po prvý raz detegovať fúziu neutronových hviezd vo všetkých spektrálnych pásmach naraz plus – zaregistrovať gravitačné vlny z tejto udalosti. Fotografie nasnímaná Hubbleovým ďalekohľadom ukazuje galaxiu NGC 4993, v ktorej sa to stalo. Makula nad a naľavo od stredu galaxie je blesk z zlúčenia. Bočný panel zobrazuje, ako sa líšila od 22. augusta do 28. augusta.

Samotná gravitačná vlna nastala 17. augusta tohto roka, a preto dostala meno GW170817. Na začiatku bol chytený na VIRGO (inštalácia bola úspešne pripojená k vedeckému pozorovaciemu zasadnutiu LIGO) a potom – v zlomku sekundy – na americké detektory. Pozorovaný nárast trval takmer dve minúty! Stojí za to počúvať!

Najdôležitejšou vecou však je, že po 1,7 sekundách zaznamenali gama detektory na družiciach Fermi a INTEGRAL krátky výbuch gama žiarenia nazývaný GRB 170817A. Ako rýchlo sa to ukázalo – ide o súvisiace udalosti.

Gravitačné detektory nemôžu veľmi presne určiť špičku na oblohe, dokonca aj v tomto prípade,keď pracovali tri detektory, oblasť neistoty bola asi 30 štvorcových stupňov (viac ako 100 lunárnych diskov), ale gama detektory môžu určiť súradnice oveľa presnejšie. Preto bolo možné okamžite pripojiť pozorovateľov pracujúcich v celom spektre spektra (navyše boli analyzované údaje z detektorov neutrino, ale podľa mňa to nevidili nič, ako sa očakávalo). A to viedlo k úžasnému objavu – prudký nárast a jeho následný záblesk boli viditeľné na röntgenových lúčoch av optickom, ultrafialovom a infračervenom rozsahu!

Vľavo: signálová lokalizácia z buriny GW100817. Svetlo zelená zobrazuje oblasť, v ktorej by sa mal nájsť zdroj, ak by údaje boli iba z detektora LIGO. Tmavozelená – oblasť takejto neistoty vyplývajúca z kombinovaných údajov LIGO a VIRGO. modrý – posúdenie miesta zdroja oneskorením prijímania signálu pomocou teleskopov Fermi a INTEGRAL gama. Tmavo modrá Región je odvodený z údajov firmy Fermi. vpravo: optické snímky pred fúziou (20 a pol dní, nižšie) a po zlúčení (po 11 hodinách, v hornej časti). mŕtvice zobraziť blesk zo zlúčenia.Obrázok z LIGO Scientific Collaboration a koľ, 2017. Multi-messenger Observations of Binary Neutron Star Fusion

Vzhľadom na to, že signál gravitačnej vlny a gamma-ray burst prišli takmer súčasne, je možné s vysokou presnosťou (približne 10−15) tvrdiť, že rýchlosť šírenia gravitačných vĺn je rovnaká ako rýchlosť svetla (všimnite si, že oneskorenie s najväčšou pravdepodobnosťou súvisí nie s rozdielom rýchlosti, ale s fyzikou vytvárania gama žiarenia). Okrem toho bolo možné s vyššou presnosťou ako predtým skúšať ešte niekoľko predpovedí Všeobecnej teórie relativity.

Prítomnosť signálu gravitačných vĺn vám umožňuje priamo určiť vzdialenosť zlúčených objektov. A dáta optických meraní poskytujú identifikáciu galaxie, to znamená, že umožňujú určiť červený posun. Tieto nezávislé merania nám umožňujú určiť konštantu Hubble. Zatiaľ však nie sú príliš presné – 60-80 (km / s) / Mpc. Táto presnosť je horšia ako v mnohých iných kozmologických meraniach. Je však dôležité, aby sa v tomto prípade merala Hubblova konštanta úplne inou nezávislou metódou a navyše nezávislým modelom (to znamená, že nie je potrebné stanoviť dodatočné teoretické predpoklady na dosiahnutie výsledku).Preto sa dúfame, že v budúcnosti budú takéto údaje o pozorovaní fúzií neutronových hviezd pomocou detektorov gravitačných vĺn v galaxiach so známym posunom červenej farby zdrojom významných kozmologických informácií.

So. Vo vzdialenosti 130 miliónov svetelných rokov (40 megaparsekov) v galaxii NGC 4993 sa zlúčili dve neutrónové hviezdy. V dôsledku toho došlo k nárastu gravitačného vlnenia a veľké množstvo energie sa uvoľnilo v rôznych rozsahoch elektromagnetického spektra.

Okrem hlavného ohniska astronómovia už istý čas pozorovali takzvaný kilón (niekedy sa nazývajú aj macrony, pozri Kilonova). Toto žiarenie je spojené s rozpadom rádioaktívnych prvkov syntetizovaných v dôsledku fúzie neutrónových hviezd. Syntéza je výsledkom takzvaného r-procesu, písmeno "r" je tu od slova rýchle (rýchle). Po zlúčení sa expandujúca látka preniká prúdom neutrónov a neutrín. To vytvára priaznivé podmienky pre transformáciu jadier prvkov do ťažších. Jadrá zachytia neutrony, ktoré sa potom môžu premeniť na protóny vnútri jadra, v dôsledku čoho jadro zoskokuje jednu bunku v periodickej tabuľke. Takže môžete "skákať" nielen na vedenie, ale aj na urán a tórium.Moderné výpočty ukazujú, že hlavná časť ťažkých prvkov (s hmotnosťou vyššou ako 140), napríklad zlato a platina, sa syntetizuje v dôsledku fúzie neutrónových hviezd a nie v procese výbuchov supernov.

Preto bol získaný veľký súbor údajov z jednej udalosti, ktorá je zaujímavá pre rôzne oblasti fyziky a astrofyziky:

1. Bolo preukázané prepojenie krátkych gama žiarenia s fúziami s neutronovými hviezdami. Nové dáta umožnia oveľa lepšie porozumieť fyzike krátkych gamma-ray burstov.
2. Bolo možné vykonať vynikajúci test množstva predpovedí GR (rýchlosť šírenia gravitačných vĺn, Lorentzov invariance, princíp ekvivalencie).
3. Počas syntézy neutronových hviezd sa získali jedinečné údaje o syntéze prvkov.
4. Bolo možné získať priame meranie Hubbleovej konštanty.

Očakávame, že následné pozorovania pomôžu s vysokou presnosťou určiť hmotnosť a polomer neutrónových hviezd (čo je dôležité pre pochopenie ich štruktúry, čo sa týka jadrovej fyziky) a tiež čakať na udalosť, pri ktorej zlúčenie dvoch neutrónových hviezd povedie k pozorovanému vzniku čiernej diery. Mimochodom, povedať istečo sa stalo v dôsledku tejto udalosti, je nemožné (ale s najväčšou pravdepodobnosťou vznikla čierna diera).

Na záver poznamenávame, že astronómovia sú veľmi, veľmi šťastní. Po prvé, nárast je veľmi blízko. Po druhé, pravdepodobnosť, že pri náraze gravitačných vln bude sprevádzať výbuch gama žiarenia, nie je veľmi veľká. Dúfajme, že astronómovia budú pokračovať ďalej a ďalej!

Originálne články s materiálmi súvisiacimi s objavom sa nachádzajú na webovej stránke LIGO.

Fotografie z hubblesite.org.

Sergej Popov


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: