Cu aproximativ 130 de milioane de ani în urmă, într-o galaxie îndepărtată, două stele cu neutroni s-au ciocnit. Acest eveniment este acum a 5-a observație a undelor gravitaționale de către Interferometrul cu laser Gravitational wave Observatory (LIGO) și colaborarea Fecioară și prima detectată care nu a fost cauzată de coliziunea a două găuri negre.
Dar acest eveniment - numit kilonova - a produs și altceva: lumină, pe mai multe lungimi de undă.
Pentru prima dată în istorie, un fenomen astronomic a fost observat mai întâi prin unde gravitaționale și apoi văzut cu telescoape. Într-un efort incredibil de colaborare, peste 3.500 de astronomi care folosesc 100 de instrumente pe peste 70 de telescoape din întreaga lume și în spațiu au lucrat cu fizicieni din colaborarea LIGO și Fecioara.
Oamenii de știință numesc această „astronomie multimasageră”.
„Împreună, toate aceste observații sunt mai mari decât suma părților lor”, a declarat Laura Cadonati, purtătorul de cuvânt adjunct al LIGO în cadrul unui briefing astăzi. „Acum învățăm despre fizica universului, despre elementele din care suntem făcuți, într-un mod pe care nimeni nu l-a mai făcut până acum.”
„Ne va oferi cunoștințe despre cum funcționează exploziile supernovei, cum sunt create aurul și alte elemente grele, cum funcționează nucleele din corpul nostru și chiar cât de rapid se extinde universul”, a spus Manuela Campanelli, de la Institutul de Tehnologie Rochester. „Astronomia multimessenger demonstrează modul în care putem combina vechiul mod cu noul. A schimbat modul în care se face astronomia. ”
Stelele neutronice sunt nucleele rămase zdrobite ale stelelor masive care cu mult timp au explodat ca supernove. Cele două stele, situate unul lângă celălalt într-o galaxie numită NGC 4993, au pornit între 8-20 de ori mai mult de soarele nostru. Apoi, cu supernovele lor, fiecare condensat până la aproximativ 10 mile în diametru, dimensiunea unui oraș. Acestea sunt stele compuse în întregime din neutroni și se află între stele normale și găuri negre ca mărime și densitate - doar o linguriță de material cu stele neutronice ar cântări 1 miliard de tone.
Se învârteau unii pe alții într-un dans cosmic până când gravitatea lor reciprocă i-a determinat să se ciocnească. Această coliziune a produs o minge de foc cu proporții astronomice, iar repercusiunile acelui eveniment au ajuns pe Pământ 130 milioane de ani mai târziu.
"În timp ce acest eveniment a avut loc acum 130 de milioane de ani, am aflat despre acest lucru doar pe Pământ pe 17 august 2017, chiar înainte de eclipsa solară", a declarat Andy Howell de la Observatorul Las Cumbres, vorbind astăzi într-un briefing de presă. „Am păstrat acest secret tot timpul și suntem pe cale să ne ferim!”
La 8:41 am EDT, LIGO și Fecioara au simțit tremuraturile timpurii ale ondulărilor spațiului, valurilor gravitaționale. Doar două secunde mai târziu, un telescop spațial Fermi de la NASA a detectat o strălucitoare lumină de raze gamma. Acest lucru le-a permis cercetătorilor să identifice rapid direcția din care veneau valurile.
Alertați de o Telegramă a astronomilor, mii de astronomi din întreaga lume s-au certat să facă observații și să înceapă să strângă date suplimentare din fuziunea stelelor de neutroni.
Această animație arată cum LIGO, Fecioara și telescoapele bazate pe spațiu și la sol au făcut zoom pe locația undelor gravitaționale detectate 17 august 2017 de LIGO și Virgo. Prin combinarea datelor din misiunile spațiale Fermi și Integral cu datele de la LIGO și Fecioara, oamenii de știință au putut să limiteze sursa valurilor la o patch-cer de 30 de metri pătrați. Telescoapele cu lumină vizibilă au căutat un număr mare de galaxii în acea regiune, dezvăluind în cele din urmă NGC 4993 ca fiind sursa de unde gravitaționale. (Acest eveniment a fost ulterior desemnat GW170817.)
"Acest eveniment are cea mai precisă localizare a cerului dintre toate undele gravitaționale detectate până acum", a declarat Jo van den Brand, purtătorul de cuvânt al colaborării Fecioare, într-un comunicat. „Această precizie de înregistrare a permis astronomilor să efectueze observații care au dus la o multitudine de rezultate uimitoare.”
Aceasta oferă primele dovezi reale conform cărora undele luminii și gravitaționale circulă la aceleași viteze - aproape de viteza luminii - așa cum a prezis Einstein.
Au fost implicate observatorii de la cei mici până la cei mai cunoscuți, făcând rapid observații. Deși strălucit la început, evenimentul s-a stins în mai puțin de 6 zile. Howell a spus că lumina observată a fost de 2 milioane de ori mai strălucitoare decât Soarele de-a lungul primelor câteva ore, dar apoi s-a stins pe parcursul a câteva zile.
Camera de energie întunecată (DECam), care este montată pe telescopul alb de 4 metri la Observatorul Interameric Cerro Tololo din Anii Chilieni a fost unul dintre instrumentele care au ajutat la localizarea sursei evenimentului.
„Provocarea cu care ne confruntăm de fiecare dată când colaborarea LIGO emite un nou declanșator de observație este modul în care căutăm o sursă care se estompează rapid, a fost posibil să leșinăm și să fie situată undeva acolo”, a spus Marcelle Soares-Santos , de la Universitatea Brandeis la briefing. Este primul autor al lucrării care descrie semnalul optic asociat cu undele gravitaționale. „Este provocarea clasică de a găsi un ac într-un căpăstru cu complicația adăugată de faptul că acul este departe și paza de fân se mișcă.”
Odată cu DECam, au reușit rapid să determine galaxia sursă și au exclus alți 1.500 de candidați care au fost prezenți în acel cătun.
„Lucrurile care arată ca aceste„ ace ”sunt foarte frecvente, așa că trebuie să ne asigurăm că avem cea corectă. Astăzi, suntem siguri că avem ”, a adăugat Soares-Santos.
În departamentul foarte mic, un mic telescop robotic de 16 inci numit PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - pe care astronomul David Sand, de la Universitatea Arizona, l-a descris la „practic un telescop amator alimentat”, a contribuit, de asemenea, la determinarea sursa. Sand a spus că acest lucru dovedește că chiar și telescoapele mici pot juca un rol în astronomia multimessenger.
Cunoscutul este condus de Hubble și alte câteva observatorii spațiale NASA și ESA, precum misiunile Swift, Chandra și Spitzer. Hubble a capturat imagini ale galaxiei în lumină vizibilă și în infraroșu, fiind martor la un nou obiect luminos din NGC 4993 care era mai luminos decât o nova, dar mai slab decât o supernova. Imaginile au arătat că obiectul s-a stins vizibil în cele șase zile ale observațiilor Hubble. Folosind capacitățile spectroscopice ale lui Hubble, echipele au găsit, de asemenea, indicații despre materialul care a fost evacuat de kilonova, la o cincime din viteza luminii.
„Acesta este un schimbător de jocuri pentru astrofizică”, a spus Howell. „La o sută de ani după ce Einstein a teoretizat valurile gravitaționale, le-am văzut și le-am urmărit înapoi la sursa lor pentru a găsi o explozie cu fizica nouă de genul pe care am visat-o doar înainte”.
Iată doar câteva informații despre acest eveniment unic creat, folosind astronomia multimessenger:
* Raze gamma: Aceste sclipiri de lumină sunt acum asociate definitiv cu stelele de neutron care fuzionează și îi vor ajuta pe oamenii de știință să-și dea seama cum funcționează exploziile de supernove, a explicat Richard O'shaughnessy, tot de la Institutul de Tehnologie Rochester și membru al echipei LIGO. „Măsurătorile inițiale ale razei gamma, combinate cu detectarea undelor gravitaționale, confirmă în continuare teoria generală a relativității a lui Einstein, care prezice că undele gravitaționale ar trebui să circule cu viteza luminii”, a spus el.
* Sursa de aur și platină: „Aceste observații dezvăluie amprentele directe ale celor mai grele elemente din tabelul periodic”, a spus Edo Berger, de la Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, vorbind la briefing. „Coliziunea celor două stele neutronice a produs de 10 ori mai multă masă a Pământului doar în aur și platină. Gândiți-vă la modul în care aceste materiale zboară din acest eveniment, în cele din urmă se combină cu alte elemente pentru a forma stele, planete, viață ... și bijuterii. "
Berger a adăugat altceva la care să se gândească: exploziile supernovei originale ale acestor stele au produs toate elementele grele până la fier și nichel. Apoi, în kilonova în acest sistem unic, putem vedea istoria completă a modului în care a apărut tabelul periodocial al elementelor grele.
Howell a spus că atunci când împărțiți semnăturile elementelor grele într-un spectru, creați un curcubeu. „Deci, într-adevăr, a fost un vas de aur la capătul curcubeului, cel puțin un curcubeu kilonova”, a glumit el.
* Astronomie fizică nucleară: „În cele din urmă, mai multe observații de genul acestei descoperiri ne vor spune cum funcționează nucleele din corpul nostru”, a spus O'shaughnessy. „Efectele gravitației asupra stelelor neutronice ne vor spune cât de mari se comportă bile de neutroni și, prin inferență, bile mici de neutroni și protoni - lucrurile din interiorul corpului nostru care constituie cea mai mare parte a masei noastre”; și
* Cosmologie: „Oamenii de știință pot măsura în mod independent cât de repede se extinde universul prin compararea distanței față de galaxia care conține flacăra strălucitoare a luminii și distanței deduse din observația noastră gravitațională a undelor”, a spus O'shaughnessy.
„Capacitatea de a studia același eveniment atât cu undele gravitaționale, cât și cu lumina este o adevărată revoluție în astronomie”, a spus astronomul Tony Piro de la CfA. „Acum putem studia universul cu sonde complet diferite, ceea ce învață lucruri pe care nu le-am putea cunoaște niciodată cu una sau alta.”
"Pentru mine, ceea ce a făcut acest eveniment atât de uimitor este că nu numai că am detectat unde gravitaționale, dar am văzut lumină în spectrul electromagnetic, văzută de 70 de observatorii din întreaga lume", a declarat David Reitz, purtător de cuvânt științific pentru LIGO, în presa de astăzi informare. „Este pentru prima dată când cosmosul ne-a oferit echivalentul filmelor cu sunet. Videoclipul este astronomia observațională pe diferite lungimi de undă, iar sunetul este unde gravitaționale. "
Surse: Observatorul Las Cumbres, Telescopul Spațial Hubble, Institutul Tehnologic Rochester, Kilonova.org, CfA,, briefing de presă.
Podcast (audio): descărcare (durata: 9:12 - 8.4MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
Podcast (video): descărcare (durata: 9:12 - 74.5MB)
Abonare: Podcast-uri Apple | Android | RSS
