Близько 130 мільйонів років тому в далекій галактиці зіткнулися дві нейтронні зірки. Зараз ця подія є п'ятим спостереженням гравітаційних хвиль Обсерваторією гравітаційної хвилі лазерного інтерферометра (LIGO) та співпрацею Діви, і першою виявлено, що не було викликано зіткненням двох чорних дір.
Але ця подія - що називається кілонова - теж призвело до чогось іншого: світла, через різні хвилі.
Вперше в історії астрономічне явище спочатку спостерігалося через гравітаційні хвилі, а потім спостерігалося за допомогою телескопів. У неймовірно спільних зусиллях понад 3500 астрономів, що використовували 100 приладів на понад 70 телескопах по всьому світу та в космосі, працювали з фізиками в рамках співробітництва LIGO і Діви.
Вчені називають це "багатоамериканською астрономією".
"Разом всі ці спостереження є більшими, ніж сума їх частин", - сказала Лаура Кадонаті, заступник речника LIGO сьогодні на брифінгу. "Зараз ми дізнаємось про фізику Всесвіту, про елементи, з яких ми виготовлені, таким чином, як це ніхто ніколи раніше не робив".
"Це дасть нам зрозуміти, як працюють вибухи наднової, як створюються золото та інші важкі елементи, як ядра в нашому тілі і навіть як швидко розширюється Всесвіт", - сказала Мануела Кампанеллі з Рочестерського технологічного інституту. «Мультисменська астрономія демонструє, як ми можемо поєднати старий шлях з новим. Це змінило спосіб астрономії ».
Нейтронні зірки - це роздроблені залишки ядер масивних зірок, які давно вибухнули як наднові. Дві зірки, розташовані поруч одна з одною в галактиці під назвою NGC 4993, почалися в 8-20 разів більше маси нашого Сонця. Потім з надновами, кожен з них зменшився до діаметра близько 10 миль, розміром з місто. Це зірки, повністю складені з нейтронів і за розмірами та щільністю знаходяться між звичайними зірками та чорними дірами - лише чайна ложка матеріалу нейтронної зірки важила б 1 мільярд тонн.
Вони крутилися навколо один одного в космічному танці, поки їх взаємна гравітація не призвела до зіткнення. Це зіткнення призвело до вогняної кулі астрономічних розмірів, і наслідки цієї події прибули на Землю через 130 мільйонів років.
"Хоча ця подія відбулася 130 мільйонів років тому, ми про це дізналися лише на Землі 17 серпня 2017 року, безпосередньо перед сонячним затемненням", - сказав Енді Хоуелл із обсерваторії Лас-Камбре, виступаючи на брифінгу сьогодні. "Ми зберігаємо цю таємницю весь час, і ми збираємося розбитися!"
О 8:41 ранку EDT, ЛІГО та Діва відчули ранній тремор пульсацій космічного часу, гравітаційні хвилі. Всього через дві секунди космічний телескоп Фермі NASA виявив яскравий спалах гамма-променів. Це дозволило дослідникам швидко визначити напрямок, з якого йдуть хвилі.
За сповіщенням телеграми астрономів, тисячі астрономів у всьому світі намагалися здійснити спостереження та почати збір додаткових даних у результаті злиття нейтронних зірок.
Ця анімація показує, як LIGO, Діва та космічні та наземні телескопи збільшували масштаб розташування гравітаційних хвиль, виявлених 17 серпня 2017 року LIGO та Дівою. Поєднуючи дані космічних місій Фермі та Інтеграл з даними LIGO та Діви, вчені змогли обмежити джерело хвиль до неба на 30 квадратних градусів. Телескопи з видимим світлом шукали велику кількість галактик у цьому регіоні, в кінцевому підсумку виявивши, що NGC 4993 є джерелом гравітаційних хвиль. (Ця подія пізніше була позначена як GW170817.)
"Ця подія має найбільш точну локалізацію неба з усіх виявлених гравітаційних хвиль на даний момент", - заявив прес-секретар співпраці Діви Джо ван ден Бренд. "Ця рекордна точність дозволила астрономам проводити подальші спостереження, що призвели до безлічі захоплюючих результатів".
Це дає перші реальні докази того, що світлові та гравітаційні хвилі рухаються з тією ж швидкістю - біля швидкості світла - як передбачив Ейнштейн.
Були залучені обсерваторії від дуже маленьких до найбільш відомих, швидко роблячи спостереження. Хоча спочатку яскраво, подія згасала менше ніж за 6 днів. Хоуелл сказав, що спостережуване світло було в 2 мільйони разів яскравішим, ніж Сонце протягом перших кількох годин, але потім воно згасло протягом кількох днів.
Камера темної енергії (DECam), яка встановлена на 4-метровому телескопі Бланко в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в чилійських Андах, була одним із інструментів, які допомогли локалізувати джерело події.
"Проблема, з якою ми стикаємося щоразу, коли співпраця LIGO випускає новий тригер спостереження, - це те, як ми шукаємо джерело, яке швидко згасає, можливо, починається з початку і знаходиться десь там", - сказала Марсель Соарес-Сантос , з університету Брандейс на брифінгу. Вона є першим автором статті, що описує оптичний сигнал, пов'язаний з гравітаційними хвилями. "Класичним завданням знайти голку в копиці сіна з додатковим ускладненням того, що голка далеко і сіна рухається".
За допомогою DECam вони швидко змогли визначити вихідну галактику та виключити 1500 інших кандидатів, які були присутні у цьому стозі сіна.
"Речі, схожі на ці" голки ", дуже поширені, тому нам потрібно переконатися, що у нас є правильна. Сьогодні ми впевнені, що маємо », - додала Соарес-Сантос.
У дуже маленькому відділі невеликий робототехнічний 16-дюймовий телескоп під назвою PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - який астроном Девід Сенд з Університету Арізони описав у "в основному придушеному аматорському телескопі" - також допоміг визначити джерело. Сенд сказав, що це доводить, що навіть невеликі телескопи можуть грати в рулон в багатопосланської астрономії.
Добре відомі очолюють Хаббл та ряд інших космічних обсерваторій NASA та ESA, таких як місії Свіфт, Чандра та Спітцер. Хаббл знімав зображення галактики у видимому та інфрачервоному світлі, свідком нового яскравого об’єкта в NGC 4993, який був яскравішим за нову, але слабшим, ніж супернової. Зображення показали, що об’єкт помітно зів’яв за шість днів спостережень Хаббла. Використовуючи спектроскопічні можливості Хаббла, команди також виявили вказівки на те, що кінонова викидається настільки ж швидко, як п'ята частина швидкості світла.
"Це зміна ігор для астрофізики", - сказав Хоуелл. "Через сто років після того, як Ейнштейн теоретизував гравітаційні хвилі, ми бачили їх і відслідковували їх до їх джерела, щоб знайти вибух з новою фізикою, про яку ми лише мріяли раніше".
Ось лише декілька відомостей про цю єдину подію, створену за допомогою багатоанглійної астрономії:
* Гамма-промені: Ці спалахи світла тепер остаточно пов'язані зі злиттям нейтронних зірок і допоможуть вченим розібратися, як працюють вибухи наднової, пояснив Річард О'Шонессі, також з Рочестерського технологічного інституту та член команди LIGO. "Початкові вимірювання гамма-променів у поєднанні з виявленням гравітаційної хвилі ще більше підтверджують загальну теорію відносності Ейнштейна, яка передбачає, що гравітаційні хвилі повинні рухатися зі швидкістю світла", - сказав він.
* Джерело золота та платини"Ці спостереження виявляють прямі відбитки найважчих елементів періодичної таблиці", - сказав Едо Бергер з Гарвардського Смітсонівського центру астрофізики, виступаючи на брифінгу. «Зіткнення двох нейтронних зірок породило 10-кратну масу Землі лише золотом та платиною. Подумайте, як ці матеріали вилітають з цієї події, вони з часом поєднуються з іншими елементами, утворюючи зірки, планети, життя ... та прикраси. "
Бергер додав ще щось над чим подумати: оригінальні вибухи наднових цих зірок створили всі важкі елементи аж до заліза та нікелю. Тоді в кіноновій у цій одній системі ми можемо побачити повну історію того, як утворилася періодосоціальна таблиця важких елементів.
Хоуелл сказав, що коли ви розділите підписи важких елементів на спектр, ви створите веселку. "Отже, в кінці веселки дійсно був горщик із золотом, принаймні кінонова веселка", - пожартував він.
* Астрономія ядерної фізики: "Врешті-решт, більше спостережень на кшталт цього відкриття підкаже нам, як ядра в нашому тілі працюють", - сказав О'Шонессі. "Вплив сили тяжіння на нейтронні зірки підкаже нам, як поводяться великі кульки нейтронів, і, за висновком, маленькі кульки нейтронів і протонів - речі всередині нашого тіла, що становлять більшу частину нашої маси"; і
* Космологія: - "Вчені тепер можуть самостійно виміряти, наскільки швидко Всесвіт розширюється, порівнюючи відстань до галактики, що містить яскраві спалахи світла та відстань, що випливає з нашого гравітаційного хвильового спостереження", - сказав О'Шоунессі.
"Можливість вивчати одну і ту ж подію як з гравітаційними хвилями, так і зі світлом - це справжня революція в астрономії", - сказав астроном Тоні Піро з CfA. "Зараз ми можемо вивчати Всесвіт за допомогою абсолютно різних зондів, які вчать речі, про які ми ніколи не могли б знати лише одне чи інше".
"Для мене те, що зробило цю подію настільки дивовижною, це те, що ми не тільки виявили гравітаційні хвилі, але й побачили світло по електромагнітному спектру, яке бачили 70 обсерваторій по всьому світу", - заявив сьогоднішній прес-секретар LIGO Девід Рітц, науковий речник LIGO інструктаж. «Це вперше космос надав нам еквівалент фільмів зі звуком. Відео - це спостережна астрономія на різних довжинах хвиль, а звук - гравітаційні хвилі. "
Джерела: обсерваторія Лас-Камбре, космічний телескоп Хаббла, Рочестерський технологічний інститут, Kilonova.org, CfA, брифінг для преси.
Podcast (аудіо): Завантажити (Тривалість: 9:12 - 8.4MB)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (відео): Завантажити (Тривалість: 9:12 - 74.5MB)
Підписатися: Apple Podcasts | Android | RSS
