ENSIMMäINEN KOSMINEN TAPAHTUMA, JOTA HAVAITTIIN SEKä GRAVITAATIOAALLOISSA ETTä VALOSSA

Send

Noin 130 miljoonaa vuotta sitten kaukana galaksissa kaksi neutronitähteä törmäsivät. Tämä tapahtuma on nyt viides gravitaatioaaltojen havainto Laserinterferometrin gravitaatioaaltojen observatorion (LIGO) ja Neitsytyhteistyön avulla, ja ensimmäinen havaittu havainto, jota ei aiheuttanut kahden mustan aukon törmäys.

Mutta tämä kilonovaksi kutsuttu tapahtuma tuotti myös jotain muuta: kevyttä, useilla aallonpituuksilla.

Ensimmäistä kertaa historiassa tähtitieteellinen ilmiö on havaittu ensin painovoima-aaltojen kautta ja nähty sitten kaukoputkilla. Uskomattoman yhteistyössä yli 3500 tähtitieteilijää, jotka käyttivät 100 instrumenttia yli 70 kaukoputkella ympäri maailmaa ja avaruudessa, työskentelivät LIGO: n ja Neitsyt-yhteistyön fyysikkojen kanssa.

Tutkijat kutsuvat tätä "multimessen tähtitiedeksi".

"Yhdessä kaikki nämä havainnot ovat suurempia kuin niiden osien summa", kertoi LIGO: n varapuheenjohtaja Laura Cadonati tänään pidetyssä tiedotuksessa. "Opimme nyt maailmankaikkeuden fysiikkaa, meistä koostuvia elementtejä tavalla, jota kukaan ei ole koskaan tehnyt."

"Se antaa meille käsityksen siitä, kuinka supernova räjähdykset toimivat, miten kulta ja muut raskas elementit syntyvät, kuinka kehomme ytimet toimivat ja jopa kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee", sanoi Manuela Campanelli, Rochester Institute of Technology. ”Multimessenger-tähtitiede osoittaa, kuinka voimme yhdistää vanhan tavan uuteen. Se on muuttanut tapaa, jolla tähtitiede tehdään. ”

Neutronitähdet ovat massiivisten tähteiden murskatut jäännökset, jotka kauan sitten räjähti supernovoiksi. Kaksi tähteä, jotka sijaitsevat lähellä toisiaan galaksissa nimeltä NGC 4993, aloittivat välillä 8 - 20-kertaisesti auringomme massaan nähden. Sitten supernovoillaan, jokainen tiivistyi halkaisijaltaan noin 10 mailia, kaupungin kokoiseksi. Nämä ovat tähtiä, jotka koostuvat kokonaan neutroneista ja ovat normaalien tähteiden ja mustien reikien välissä kooltaan ja tiheydeltään - vain tl neutronitähtimateriaalia painaa 1 miljardia tonnia.

He pyörittivät toisiaan ympäri kosmisessa tanssissa, kunnes keskinäinen painovoimansa aiheutti heidän törmäyksen. Tämä törmäys tuotti tähtitieteellisiä mittasuhteita tulipalloa, ja tapahtuman vaikutukset saapuivat maahan 130 miljoonaa vuotta myöhemmin.

"Vaikka tämä tapahtuma tapahtui 130 miljoonaa vuotta sitten, saimme selville tästä maapallolla vasta 17. elokuuta 2017, juuri ennen aurinkopimennystä", kertoi Andy Howell Las Cumbresin observatoriosta puhuessaan tänään lehdistötilaisuudessa. "Olemme pitäneet tätä salaisuutta koko ajan ja olemme ponnistelleet!"

Klo 8.41 EDT, LIGO ja Neitsyt tunsivat avaruusajan aaltojen, gravitaatioaaltojen aikaiset vapinaa. Vain kaksi sekuntia myöhemmin NASA: n Fermin avaruusteleskooppi havaitsi gammasäteiden kirkkaan salaman. Tämän ansiosta tutkijat pystyivät nopeasti selvittämään suunnan, josta aallot tulevat.

Tähtitieteilijöiden hälytys, tuhannet tähtitieteilijät ympäri maailmaa ryöstäivät tehdä havaintoja ja alkaa kerätä lisätietoja neutronitähtien sulautumisesta.

Tämä animaatio osoittaa, kuinka LIGO, Neitsyt ja avaruudessa ja maassa sijaitsevat kaukoputket lähentyivät LIGO: n ja Neitsyn 17. elokuuta 2017 havaitsemien painovoima-aaltojen sijaintiin. Yhdistämällä Fermi- ja Integral-avaruusmatkojen tiedot LIGO: n ja Neitsytiedon tietoihin, tutkijat kykenivät rajoittamaan aaltojen lähteen 30 neliön asteen taivaslaastariin. Näkyvän valon kaukoputket etsivät suuren määrän galakseja kyseisellä alueella, paljastaen lopulta NGC 4993: n gravitaatioaaltojen lähteeksi. (Tämä tapahtuma nimitettiin myöhemmin nimellä GW170817.)

"Tällä tapahtumalla on tarkin taivaspaikannus kaikista toistaiseksi havaituista painovoima-aalloista", Neitsyt-yhteistyön tiedottaja Jo van den Brand sanoi lausunnossaan. "Tämän ennätystarkkuuden ansiosta tähtitieteilijät pystyivät suorittamaan seurantahavaintoja, jotka johtivat lukuisiin henkeäsalpaaviin tuloksiin."

Tämä antaa ensimmäisen todellisen todisteen siitä, että valo- ja gravitaatioaallot kulkevat samalla nopeudella - lähellä valonopeutta - kuin Einstein ennusti.

Observatorioita pienistä tunnetuimpiin ja tunnetuimpiin otettiin mukaan, ja ne tekivät nopeasti havaintoja. Vaikka tapahtuma oli aluksi kirkas, tapahtuma haalistui alle 6 päivässä. Howellin mukaan havaittu valo oli 2 miljoonaa kertaa kirkkaampi kuin aurinko muutaman ensimmäisen tunnin aikana, mutta sitten se häipyi muutaman päivän ajan.

Pimeän energian kamera (DECam), joka asennettiin Blanco-4-metriseen teleskooppiin Cerro Tololo -merkinnällisessä observatoriossa Chilen Andeilla, oli yksi välineistä, jotka auttoivat paikallistamaan tapahtuman lähteen.

"Haaste, joka kohtaamme joka kerta, kun LIGO-yhteistyö antaa uuden havainnollisen laukauksen, on se, kuinka etsimme lähdettä, joka on nopeasti häipyvä, aluksi mahdollisesti heikko ja joka sijaitsee tuolla puolella", Marcelle Soares-Santos sanoi. , Brandeisin yliopistosta tiedotustilaisuudessa. Hän on ensimmäinen kirjailija, joka kuvaa painovoima-aaltoihin liittyvää optista signaalia. "Neulan löytäminen heinäsuovasta on klassinen haaste, johon liittyy myös komplikaatio, että neula on kaukana ja heinäsuora liikkuu."

DECamin avulla he pystyivät nopeasti selvittämään lähdegalaktian ja sulkemaan pois 1500 muuta ehdokasta, jotka olivat läsnä siinä heinäsuovassa.

"Asiat, jotka näyttävät näiltä" neuloilta ", ovat hyvin yleisiä, joten meidän on varmistettava, että meillä on oikea. Nykyään olemme varmoja siitä, että meillä on ”, Soares-Santos lisäsi.

Hyvin pienessä osastossa pieni robotti 16-tuumainen teleskooppi nimeltä PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitor and Polarimetry Telescope) - jota Arizonan yliopiston tähtitieteilijä David Sand kuvaili ”pohjimmiltaan soupped-up amateur telescope” - auttoi myös määrittämään. lähde. Sand sanoi, että tämä todistaa, että pienetkin kaukoputket voivat pelata rullaa multimessen tähtitiedessä.

Tunnettua johtaa Hubble ja monet muut NASA: n ja ESA: n avaruushavaintokeskukset, kuten Swift-, Chandra- ja Spitzer-operaatiot. Hubblen otetut kuvat galaksista näkyvässä ja infrapunavalossa todistaen NGC 4993: n uudessa kirkkaassa objektissa, joka oli kirkkaampi kuin nova, mutta himmeämpi kuin supernova. Kuvat osoittivat, että esine haalistui huomattavasti Hubble-havaintojen kuuden päivän aikana. Hubblen spektroskooppisia ominaisuuksia hyödyntäen joukkueet löysivät myös merkkejä siitä, että kilonova työntää materiaalia jopa viidesosan valon nopeudesta.

"Tämä on astrofysiikan pelinvaihtaja", Howell sanoi. "Sata vuotta sen jälkeen, kun Einstein teorioi gravitaatioaaltoja, olemme nähneet ne ja jäljittäneet ne lähteellemme löytääkseen räjähdyksen uuden fysiikan kanssa, jollaisesta vain unelmoimme ennen."

Tässä on vain muutama näkemys, jotka tämä yksittäinen tapahtuma on luonut multimessen tähtitieteen avulla:

* Gammasäteet: Nämä valon välähdykset liittyvät nyt lopullisesti neutronitähtien yhdistymiseen ja auttavat tutkijoita selvittämään, miten supernoova-räjähdykset toimivat, selitti Richard O'Shaughnessy, myös Rochesterin teknillisestä instituutista ja LIGO-ryhmän jäsen. "Alkuperäiset gammasäteemittaukset yhdistettynä gravitaatioaaltojen havaitsemiseen vahvistavat Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian, jonka mukaan gravitaatioaaltojen tulisi kulkea valon nopeudella", hän sanoi.

* Kullan ja platinan lähde: "Nämä havainnot paljastavat jaksollisen taulukon raskaimpien elementtien suorat sormenjäljet", kertoi Edo Berger Harvard Smithsonianin astrofysiikan keskuksesta puheenvuoroillaan. ”Kahden neutronitähden törmäys tuotti kymmenen kertaa maan massaa kultaa ja platinaa pelkästään. Ajattele miten nämä materiaalit lentävät pois tästä tapahtumasta, ne lopulta yhdistyvät muiden elementtien kanssa muodostaen tähtiä, planeettoja, elämää ... ja koruja. ”

Berger lisäsi jotain muuta ajateltavaa: Alkuperäiset supernoovan räjähdykset tähdistä tuottivat kaikki raskaat elementit rautaan ja nikkeliin asti. Sitten tämän järjestelmän kilonovassa voimme nähdä täydellisen historian siitä, kuinka raskaiden elementtien periodosiaalinen taulukko syntyi.

Howell sanoi, että kun jaat raskaiden elementtien allekirjoitukset taajuusspektriksi, luot sateenkaaren. "Joten sateenkaaren päässä oli todella kulta-astia, ainakin kilonovainen sateenkaari", hän vitsaili.

* Ydinfysiikan tähtitiede: "Lopulta enemmän tämän havainnon kaltaiset havainnot kertovat meille, kuinka kehomme ytimet toimivat", O'Shaughnessy sanoi. "Painovoiman vaikutukset neutronitähtiin kertovat meille kuinka suuret neutronien pallot käyttäytyvät ja päätelmällä pienet neutronien ja protonien pallot - kehon sisällä olevat asiat, jotka muodostavat suurimman osan massastamme"; ja

* Kosmologia: - "Tutkijat voivat nyt mitata itsenäisesti kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee vertaamalla etäisyyttä galaktoriin, joka sisältää kirkkaan valonheilahtelun, ja etäisyyden, joka on johdettu gravitaatiotaallon havainnoistamme", O'Shaughnessy sanoi.

"Kyky tutkia samaa tapahtumaa sekä gravitaatioaaltoilla että valolla on todellinen tähtitieteen vallankumous", sanoi CfA: n tähtitieteilijä Tony Piro. "Voimme nyt tutkia maailmankaikkeutta täysin erilaisilla koettimilla, jotka opettavat asioita, joita emme voi koskaan tietää vain yhdellä tai toisella."

"Minusta se, mikä teki tästä tapahtumasta niin hämmästyttävää, on se, että emme vain havainneet gravitaatioaaltoja, vaan myös sähkömagneettisen spektrin läpi valon, jota nähtiin 70 observatoriosta ympäri maailmaa", kertoi LIGO: n tieteellinen edustaja David Reitz tämän päivän lehdistössä. tiedotustilaisuus. ”Tämä on ensimmäinen kerta, kun kosmos on toimittanut meille vastaavat elokuvat, joissa on ääni. Video on havainnoiva tähtitiede eri aallonpituuksilla ja ääni on gravitaatioaaltoja. ”

Lähteet: Las Cumbresin observatorio, Hubble-avaruusteleskooppi, Rochester Institute of Technology, Kilonova.org, CfA,,, tiedotustilaisuus.