În martie, astronomii au arătat Telescopul spațial Hubble într-un punct îndepărtat al spațiului în care s-au ciocnit două stele neutronice. Folosind ochiul uriaș al lui Hubble, s-au uitat la acel loc îndepărtat timp de 7 ore, 28 de minute și 32 de secunde de-a lungul a șase dintre orbitele telescopului din jurul Pământului. A fost cea mai lungă expunere făcută vreodată pe locul coliziunii, ceea ce astronomii numesc imaginea „cea mai profundă”. Dar împușcarea lor, făcută la mai mult de 19 luni după ce lumina de la coliziune a ajuns pe Pământ, nu a ridicat resturi ale fuziunii neutron-stea. Și asta este o veste grozavă.
Această poveste a început cu o zbucium pe 17 august 2017. O undă gravitațională, care a călătorit 130 de milioane de ani-lumină prin spațiu, a răsturnat laserele în Observatorul Laser Interferometru Gravitational-Wave (LIGO), detectorul de unde gravitaționale care se întinde pe glob. Acest semnal a urmat un model, unul care le-a spus cercetătorilor că este rezultatul fuziunii a două stele de neutroni - prima fuziune neutron-stea detectată vreodată. Detectoarele de unde gravitaționale nu pot spune ce direcție provine o undă, dar imediat ce a sosit semnalul, astronomii din întreaga lume au luat-o în acțiune, vânând cerul de noapte pentru sursa exploziei. Au găsit-o curând: un punct de la marginea unei galaxii cunoscute sub numele de NGC4993 s-a aprins cu „kilonova” coliziunii - o explozie masivă care aruncă rapid materialul radioactiv în descompunere în spațiu, într-un afișaj strălucitor de lumină.
Câteva săptămâni mai târziu, NGC4993 a trecut în spatele soarelui și nu a mai apărut decât după aproximativ 100 de zile după primul semn al coliziunii. În acel moment, kilonova s-a decolorat, dezvăluind „ulterior” fuziunii neutron-stele - un fenomen slab, dar de lungă durată. Între decembrie 2017 și decembrie 2018, astronomii s-au folosit de Hubble pentru a observa ulterior ulterior de 10 ori, în timp ce se estompa încet. Această ultimă imagine, totuși, care nu prezintă niciun efect vizibil după sine sau alte semne ale coliziunii, ar putea fi cea mai importantă încă.
„Am reușit să facem o imagine cu adevărat exactă, iar aceasta ne-a ajutat să privim înapoi la cele 10 imagini anterioare și să facem o serie de timp cu adevărat exactă”, a spus Wen-fai Fong, astronom în cadrul Universității Northwestern care a condus acest ultim efort imagistic.
Acea „serie de timp” se ridică la 10 fotografii clare ale ulterior evoluției în timp. Ultima imagine a seriei, arătând acel punct în spațiu fără niciun fel de răgaz, le-a permis să se întoarcă la imaginile anterioare și să scoată lumina din toate stelele din jur. Cu tot ce a fost eliminată lumina stelară, cercetătorii au rămas cu imagini inedite, extrem de detaliate, asupra formei și evoluției ulterior.
Imaginea apărută nu arată ca nimic pe care l-am vedea dacă am privi în cerul nopții doar cu ochii noștri, a spus Fong pentru Live Science.
"Când două stele de neutroni se contopesc, ele formează un obiect greu - fie o stea masivă de neutroni, fie o gaură neagră deschisă - și se învârtesc foarte repede. Și materialul este evacuat de-a lungul poliilor", a spus ea.
Ea a spus că acel material decolează cu viteze de bont în două coloane, una îndreptată în sus de la polul sud și una din nord, a spus ea. Pe măsură ce se îndepărtează de locul de coliziune, se lovește de praf și alte resturi spațiale interstelare, transferând o parte din energia sa cinetică și făcând ca acel material interstelar să strălucească. Energiile implicate sunt intense, a spus Fong. Dacă acest lucru s-ar întâmpla în sistemul nostru solar, ne-ar întrece cu mult soarele.
O mare parte din asta se știa deja din studiile teoretice anterioare și din observațiile ulterioare, dar importanța reală a lucrărilor lui Fong pentru astronomi este că dezvăluie contextul în care s-a produs coliziunea inițială.
"Aceasta este o lucrare frumoasă. Acesta arată ceea ce bănuiam în lucrarea noastră din observațiile anterioare ale lui Hubble", a spus Joseph Lyman, astronom la Universitatea din Warwick din Anglia, care a condus un studiu anterior al ulterior. "Steaua de neutroni binari nu s-a îmbinat în interiorul unui grup globular."
Grupurile globulare sunt regiuni cu spațiu dens, cu stele, Lyman, care nu a fost implicat în noul efort, a declarat la Live Science. Stelele neutronice sunt rare, iar binarele cu stele neutronice, sau perechi de stele neutronice care orbitează între ele, sunt și mai rare. La început, astronomii au bănuit că fuzionarea binarelor cu stele neutronice ar fi cel mai probabil să apară în regiunile spațiului în care stelele erau strâns aglomerate și se învârteau în jurul sălbăticiei. Lyman și colegii săi, analizând că datele Hubble anterioare au prezentat unele dovezi care nu ar putea fi cazul. Imaginea lui Fong a arătat că nu este găsit un cluster global, ceea ce pare să confirme că, cel puțin în acest caz, o coliziune cu stele neutronice nu are nevoie de un grup dens de stele pentru a se forma.
Fong a spus un motiv important pentru a studia aceste reacții ulterioare, este că ar putea să ne ajute să înțelegem explozii de raze gamma scurte - explozii misterioase de raze gamma pe care astronomii le detectează ocazional în spațiu.
"Credem că aceste explozii ar putea fi două stele de neutroni care se contopesc", a spus ea.
Diferența dintre aceste cazuri (în topul astronomilor care nu detectează unde gravitaționale care le-ar confirma natura) este unghiul fuziunilor pe Pământ.
Fong a spus că Pământul a avut o vedere laterală a rezultatului acestei fuziuni. Trebuie să vedem cum se ridică lumina și apoi se estompează în timp.
Dar când se întâmplă scurte izbucniri de raze gamma, ea a spus: „Este ca și cum ai privi în jos butoiul focului”.
Ea a spus că una dintre jeturile de scăpare a materiei în acele cazuri este îndreptată spre Pământ. Deci, vedem mai întâi lumina din particulele cu cea mai rapidă mișcare, care călătorește cu o fracțiune semnificativă a vitezei luminii, ca un fulger scurt de raze gamma. Atunci punctul de lumină se va estompa încet, pe măsură ce particulele cu mișcare mai lentă ajung pe Pământ și vor deveni vizibile.
Această nouă lucrare, care va fi publicată în Astrophysical Journal Letters, nu confirmă această teorie. Dar oferă cercetătorilor mai multe materiale decât le-au avut până acum pentru a studia ulterior o fuziune de neutroni-stele.
"Este o reclamă bună pentru importanța lui Hubble în înțelegerea acestor sisteme extrem de slabe", a spus Lyman, "și oferă indicii despre ce posibilități suplimentare vor fi activate", masivul succesor al lui Hubble, care este programat să fie dislocat în 2021 .
Nota editorului: Această poveste a fost corectată la 12:20 p.m. EST, vineri, 13 septembrie, a eliminat o declarație potrivit căreia niciun fel de raze gamma nu a fost niciodată legat direct de o fuziune a stelelor neutronice. Un duș slab de raze gamma a fost legat de fuziunea GW170817.
