În august 2017, o altă descoperire majoră a avut loc atunci când Observatorul gravitațional-Wave de la Interferometru Laser (LIGO) a detectat valuri despre care se credea că sunt cauzate de o fuziune a stelelor de neutroni. La scurt timp după aceea, oamenii de știință de la LIGO, Advanced Virgo și Telescopul spațial-rază Fermi Gamma au reușit să stabilească unde a avut loc acest eveniment (cunoscut sub numele de kilonova).
Această sursă, cunoscută sub numele de GW170817 / GRB, a fost ținta multor anchete de urmărire, deoarece se credea că fuziunea ar fi putut duce la formarea unei găuri negre. Conform unui nou studiu realizat de o echipă care a analizat datele de la Observatorul de raze X Chandra de la NASA de la eveniment, oamenii de știință pot spune acum cu mai mare încredere că fuziunea a creat o nouă gaură neagră în galaxia noastră.
Studiul, intitulat „GW170817 Most Probely Made a Gole Black”, a apărut recent în Jurnalele Astrofizice Scrisori. Studiul a fost condus de David Pooley, profesor asistent în fizică și astronomie la Universitatea Trinity, San Antonio, și a inclus membri de la Universitatea Texas din Austin, Universitatea din California, Berkeley și Laboratorul Energetic al Cosmosului din Universitatea Nazarbayev din Kazahstan.
În scopul studiului lor, echipa a analizat datele cu raze X de la Chandra, luate în zilele, săptămânile și lunile de la detectarea undelor gravitaționale de către LIGO și raze gamma prin misiunea Fermi a NASA. În timp ce aproape fiecare telescop din lume a observat sursa, datele cu raze X au fost critice pentru a înțelege ce s-a întâmplat după ce cele două stele neutronice s-au ciocnit.
În timp ce o observație Chandra la două-trei zile după eveniment nu a reușit să detecteze o sursă de raze X, observațiile ulterioare luate la 9, 15 și 16 zile după eveniment au dus la detectări. Sursa a dispărut pentru o perioadă în timp ce GW170817 a trecut în spatele Soarelui, dar au fost făcute observații suplimentare la aproximativ 110 și 160 de zile după eveniment, ambele manifestând o strălucire importantă.
În timp ce datele LIGO le-au oferit astronomilor o estimare bună a masei obiectului rezultat după ce s-au contopit stelele neutronice (2,7 Mase solare), acest lucru nu a fost suficient pentru a determina ce a devenit. În esență, această cantitate de masă a însemnat că a fost fie cea mai masivă stea de neutroni găsită vreodată, fie cea mai mică gaură neagră găsită vreodată (deținătorii de înregistrări anterioare fiind de patru sau cinci mase solare). După cum a explicat Dave Pooley într-un comunicat de presă al NASA / Chandra:
„În timp ce stelele cu neutroni și găurile negre sunt misterioase, am studiat multe dintre ele în întregul Univers folosind telescoape precum Chandra. Asta înseamnă că avem atât date cât și teorii despre cum ne așteptăm ca astfel de obiecte să se comporte în razele X ”.
Dacă stelele de neutroni s-ar contopi pentru a forma o stea cu neutroni mai grei, astronomi s-ar aștepta să se rotească rapid și să genereze un câmp magnetic foarte puternic. Acest lucru ar fi creat, de asemenea, o bulă extinsă de particule cu energie mare, care ar duce la emisii de raze X strălucitoare. Cu toate acestea, datele Chandra au dezvăluit emisiile de raze X care au fost de câteva sute de ori mai mici decât se așteptau de la o stea de neutroni care se învârte rapid.
Comparând observațiile Chandra cu cele ale lui Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la NSF, Pooley și echipa sa au putut, de asemenea, să deducă că emisia de raze X s-a datorat în întregime valului de șoc provocat de fuziunea care s-a lovit în jurul gaz. Pe scurt, nu a existat niciun semn de raze X rezultate dintr-o stea cu neutroni.
Acest lucru implică puternic că obiectul rezultat a fost de fapt o gaură neagră. Dacă se confirmă, aceste rezultate ar indica faptul că procesul de formare a unei găuri negre poate fi uneori complicat. În esență, GW170817 ar fi fost rezultatul a două stele supuse unei explozii de supernova care a lăsat în urmă două stele de neutroni într-o orbită suficient de strânsă, încât în cele din urmă s-au reunit. După cum a explicat Pawan Kumar:
„Este posibil să fi răspuns la una dintre cele mai de bază întrebări despre acest eveniment orbitor: ce a făcut asta? Astronomii au bănuit de multă vreme că fuziunile cu stele de neutroni ar forma o gaură neagră și ar produce explozii de radiații, dar până acum nu aveam un caz puternic. ”
Privind în viitor, afirmațiile prezentate de Pooley și colegii săi pot fi testate prin viitoare radiografii și observații radio. Instrumente de nouă generație, cum ar fi Square Kilometer Array (SKA), care este în prezent în construcție în Africa de Sud și Australia, și Telescopul avansat al ESA pentru Astrofizica de înaltă energie (Athena +) - ar fi deosebit de utile în această privință.
Dacă rămășița se dovedește a fi o stea masivă de neutroni cu un câmp magnetic puternic până la urmă, atunci sursa ar trebui să devină mult mai strălucitoare în razele X și lungimile de undă radio în următorii ani, pe măsură ce bula cu energie mare captează șocul decelerabil. val. Pe măsură ce valul de șoc slăbește, astronomii se așteaptă să continue să devină mai slab decât a fost observat recent.
Indiferent, observațiile viitoare ale GW170817 sunt obligate să ofere o mulțime de informații, potrivit lui J. Craig Wheeler, coautor al studiului, de asemenea, de la Universitatea din Texas. „GW170817 este evenimentul astronomic care continuă să dea”, a spus el. „Învățăm atât de multe despre astrofizica celor mai dense obiecte cunoscute din acest eveniment.”
Dacă aceste observații ulterioare vor constata că o stea cu neutroni grei este ceea ce a rezultat din fuziune, această descoperire ar contesta teoriile despre structura stelelor neutronice și cât de masive pot fi acestea. Pe de altă parte, dacă vor descoperi că a format o mică gaură neagră, atunci va contesta noțiuni astronomilor despre limitele de masă inferioară ale găurilor negre. Pentru astrofizicieni, este practic un scenariu de câștig.
În calitate de coautor Bruce Grossan de la Universitatea California din Berkeley, a adăugat:
„La începutul carierei mele, astronomii au putut observa doar stele de neutroni și găuri negre din propria noastră galaxie, iar acum observăm aceste stele exotice din întregul cosmos. Ce moment interesant să fii în viață, să vezi instrumente precum LIGO și Chandra care ne arată atât de multe lucruri emoționante pe care natura le oferă. ”
Într-adevăr, privirea mai departe în cosmos și mai adânc în timp a dezvăluit multe despre Universul care nu era încă cunoscut. Și cu instrumente îmbunătățite dezvoltate în scopul unic de a studia fenomenele astronomice mai detaliat și la distanțe și mai mari, se pare că nu există nicio limită la ceea ce am putea învăța. Și nu uitați să consultați acest videoclip al fuziunii GW170817, prin amabilitatea Observatorului de raze X Chandra:
