Около 130 миллионов лет назад в далекой галактике столкнулись две нейтронные звезды. Это событие в настоящее время является пятым наблюдением гравитационных волн с помощью лазерного интерферометра, обсерватории гравитационных волн (LIGO) и коллаборации Дева, и первым обнаруженным, которое не было вызвано столкновением двух черных дыр.
Но это событие - называемое килоновым - произвело и кое-что еще: свет на разных длинах волн.
Впервые в истории астрономическое явление впервые наблюдалось с помощью гравитационных волн, а затем наблюдалось с помощью телескопов. В невероятно совместной работе более 3500 астрономов, использующих 100 приборов на более чем 70 телескопах по всему миру и в космосе, работали с физиками из коллабораций LIGO и Virgo.
Ученые называют это «многоотраслевой астрономией».
«Вместе все эти наблюдения больше, чем сумма их частей», - сказала Лаура Кадонати, заместитель пресс-секретаря LIGO на сегодняшнем брифинге. «Сейчас мы узнаем о физике вселенной, об элементах, из которых мы сделаны, так, как никто никогда не делал раньше».
«Это даст нам представление о том, как работают взрывы сверхновых, как создаются золото и другие тяжелые элементы, как работают ядра в нашем теле и даже как быстро расширяется Вселенная», - сказала Мануэла Кампанелли из Рочестерского технологического института. «Мультимедийная астрономия демонстрирует, как мы можем сочетать старый путь с новым. Это изменило способ астрономии ».
Нейтронные звезды - это раздробленные остатки массивных звезд, которые давно взорвались как сверхновые. Две звезды, расположенные рядом друг с другом в галактике NGC 4993, начали в 8-20 раз больше массы нашего Солнца. Затем со своими сверхновыми, каждая из которых сгущалась до 10 миль в диаметре, размером с город. Это звезды, состоящие исключительно из нейтронов и находящиеся между нормальными звездами и черными дырами по размеру и плотности - только чайная ложка материала нейтронной звезды будет весить 1 миллиард тонн.
Они вращались вокруг друг друга в космическом танце, пока их взаимное притяжение не заставило их столкнуться. Это столкновение произвело огненный шар астрономических размеров, и последствия этого события достигли Земли 130 миллионов лет спустя.
«Хотя это событие произошло 130 миллионов лет назад, мы узнали об этом на Земле только 17 августа 2017 года, прямо перед солнечным затмением», - сказал Энди Хауэлл из обсерватории Лас-Кумбрес, выступая сегодня на брифинге для прессы. «Мы все время держим этот секрет в секрете и собираемся разориться!»
В 8:41 утра по восточному поясному времени, ЛИГО и Дева почувствовали ранние толчки ряби пространства-времени, гравитационные волны. Всего через две секунды яркая вспышка гамма-лучей была обнаружена космическим телескопом НАСА Ферми. Это позволило исследователям быстро определить направление, с которого приходили волны.
По сообщению телеграммы астрономов тысячи астрономов по всему миру начали делать наблюдения и собирать дополнительные данные о слиянии нейтронных звезд.
На этой анимации показано, как телескопы LIGO, Virgo, а также космические и наземные телескопы приблизились к местоположению гравитационных волн, обнаруженных 17 августа 2017 г. LIGO и Virgo. Объединив данные космических миссий Ферми и Интеграл с данными ЛИГО и Девы, ученые смогли ограничить источник волн небесным пятном на 30 квадратных градусов. Телескопы видимого света искали большое количество галактик в этом регионе, в конечном итоге обнаружив, что NGC 4993 является источником гравитационных волн. (Это событие было позже обозначено как GW170817.)
«Это событие имеет наиболее точную локализацию неба из всех обнаруженных гравитационных волн», - заявил в заявлении Джо ван ден Бранд, представитель коллаборации «Дева». «Эта точность записи позволила астрономам проводить последующие наблюдения, которые привели к множеству потрясающих результатов».
Это является первым реальным доказательством того, что световые и гравитационные волны движутся с той же скоростью - около скорости света - как предсказывал Эйнштейн.
Были задействованы обсерватории от самых маленьких до самых известных, которые быстро проводили наблюдения. Поначалу событие прошло ярко, но прошло менее 6 дней. Хауэлл сказал, что наблюдаемый свет был в 2 миллиона раз ярче Солнца в течение первых нескольких часов, но затем он исчез в течение нескольких дней.
Камера темной энергии (DECam), установленная на 4-метровом телескопе Blanco в Межамериканской обсерватории Cerro Tololo в чилийских Андах, была одним из инструментов, который помог локализовать источник события.
«Проблема, с которой мы сталкиваемся каждый раз, когда сотрудничество LIGO выпускает новый триггер наблюдений, заключается в том, как нам искать источник, который быстро исчезает, возможно, был слабым с самого начала и находится где-то там», - сказала Марселле Соарес-Сантос. , из Университета Брандейс на брифинге. Она является первым автором в статье, описывающей оптический сигнал, связанный с гравитационными волнами. «Классическая задача - найти иголку в стоге сена с дополнительным осложнением: игла находится далеко, а стог сена движется».
С помощью DECam они смогли быстро определить исходную галактику и исключить 1500 других кандидатов, присутствовавших в этом стоге сена.
«Вещи, похожие на эти« иголки », очень распространены, поэтому мы должны убедиться, что у нас есть правильный. Сегодня мы уверены, что имеем », - добавил Соареш-Сантос.
В очень маленьком отделе также помог определить маленький 16-дюймовый роботизированный телескоп PROMPT (Панхроматический роботизированный оптический мониторинг и поляриметрический телескоп), который астроном Дэвид Сэнд из Университета Аризоны описал на «в основном сверхспособном любительском телескопе», - также помог определить источник. Сэнд сказал, что это доказывает, что даже маленькие телескопы могут сыграть роль в мультимедийной астрономии.
Известно, что во главе с Хабблом и несколькими другими космическими обсерваториями НАСА и ЕКА, такими как миссии Swift, Chandra и Spitzer. Хаббл снимал изображения галактики в видимом и инфракрасном свете, наблюдая новый яркий объект в NGC 4993, который был ярче, чем новая, но слабее, чем сверхновая. Изображения показали, что объект заметно поблек за шесть дней наблюдений Хаббла. Используя спектроскопические возможности Хаббла, команды также обнаружили признаки того, что килонова выбрасывает материал со скоростью, равной одной пятой скорости света.
«Это переломный момент в астрофизике», - сказал Хауэлл. «Спустя сто лет после того, как Эйнштейн теоретизировал гравитационные волны, мы увидели их и проследили их до их источника, чтобы найти взрыв с новой физикой, о которой мы только мечтали раньше».
Вот лишь некоторые из идей, которые это единственное событие создало с использованием астрономии с несколькими мессенджерами:
* Гамма излучение«Эти вспышки света теперь окончательно связаны со слиянием нейтронных звезд и помогут ученым выяснить, как работают взрывы сверхновых», - объяснил Ричард О'Шонесси, также из Технологического института Рочестера и члена команды LIGO. «Первоначальные измерения гамма-излучения в сочетании с обнаружением гравитационных волн еще раз подтверждают общую теорию относительности Эйнштейна, которая предсказывает, что гравитационные волны должны распространяться со скоростью света», - сказал он.
* Источник золота и платины: «Эти наблюдения показывают прямые отпечатки самых тяжелых элементов периодической таблицы», - сказал Эдо Бергер из Гарвардского Смитсоновского центра астрофизики, выступая на брифинге. «Столкновение двух нейтронных звезд привело к увеличению массы Земли в 10 раз только из золота и платины. Подумайте о том, как эти материалы вылетают из этого события, в конечном итоге они объединяются с другими элементами, образуя звезды, планеты, жизнь ... и украшения ».
Бергер добавил еще кое-что для размышления: первоначальные взрывы сверхновых этих звезд производили все тяжелые элементы вплоть до железа и никеля. Затем в килоновых единицах этой единственной системы мы видим полную историю возникновения периодической таблицы тяжелых элементов.
Хауэлл сказал, что когда вы разделяете сигнатуры тяжелых элементов на спектр, вы создаете радугу. «Значит, на конце радуги действительно был горшок с золотом, по крайней мере, радуга в килоновых тонах», - пошутил он.
* Астрономия ядерной физики: «В конце концов, больше наблюдений, подобных этому открытию, скажут нам, как работают ядра в нашем организме», - сказал О'Шонесси. «Влияние гравитации на нейтронные звезды скажет нам, как ведут себя большие шары нейтронов, и, как следствие, маленькие шары нейтронов и протонов - вещества внутри нашего тела, которые составляют большую часть нашей массы»; а также
* Космология«Ученые теперь могут независимо измерить, насколько быстро расширяется Вселенная, сравнивая расстояние до галактики, содержащей яркую вспышку света, и расстояние, полученное из нашего наблюдения гравитационных волн», - сказал О'Шонесси.
«Возможность изучать одно и то же событие с помощью гравитационных волн и света - это настоящая революция в астрономии», - сказал астроном Тони Пиро из CfA. «Теперь мы можем изучать вселенную с совершенно разными зондами, что учит тому, чего мы никогда не могли бы узнать, используя только один или другой».
«Для меня то, что сделало это событие настолько удивительным, заключается в том, что мы не только обнаружили гравитационные волны, но и увидели свет по всему электромагнитному спектру, видимый 70 обсерваториями по всему миру», - сказал Дэвид Рейтц, научный представитель LIGO, в сегодняшней прессе. инструктаж. «Это первый раз, когда космос предоставил нам эквивалент фильмов со звуком. Видео - это астрономия наблюдений на разных длинах волн, а звук - гравитационные волны ».
Источники: Обсерватория Лас Кумбре, Космический телескоп Хаббла, Рочестерский технологический институт, Kilonova.org, CfA, брифинг для прессы.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 9:12 - 8,4 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Загрузить (Длительность: 9:12 - 74.5MB)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
