Այսօր մի քանի համաժամանակյա ասուլիսների ժամանակ LIGO և Virgo գրավիտացիոն աստղադիտարանների, ինչպես նաև աշխարհի այլ գիտական հաստատությունների գիտնականները հայտարարեցին, որ այս տարվա օգոստոսին առաջին անգամ կարողացել են հայտնաբերել միաձուլման արդյունքում առաջացած գրավիտացիոն ալիքները։ երկու նեյտրոնային աստղերից: Նախկինում գրավիտացիոն ալիքները ֆիզիկոսները նկատել են չորս անգամ, բայց բոլոր դեպքերում դրանք առաջացել են ոչ թե նեյտրոնային աստղերի, այլ երկու սև խոռոչների միաձուլման արդյունքում:
© ESO/L. Calçada/M. Կորնմեսեր
Ավելին, պատմության մեջ առաջին անգամ գրավիտացիոն ալիքներ առաջացնող իրադարձությունը նշվել է ոչ միայն գրավիտացիոն ինտերֆերոմետր դետեկտորների միջոցով, այլև դիտվել է տիեզերական և ցամաքային աստղադիտակներով տարբեր տիրույթներում (ռենտգեն, ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, ինֆրակարմիր և ռադիո): . Բացահայտումը ոչ միայն հնարավորություն կտա հաջորդ քայլը կատարել գրավիտացիոն ալիքների և ձգողականության ուսումնասիրության մեջ, այլև զգալի առաջընթաց կապահովի նեյտրոնային աստղերի ուսումնասիրության մեջ: Մասնավորապես, այն հաստատում է նեյտրոնային աստղերի միաձուլման գործընթացում ծանր տարրերի սինթեզի և գամմա ճառագայթների բռնկումների բնույթի վարկածը։ Բացահայտումը նկարագրված է Nature, Nature Astronomy, Physical Review Letters և Astrophysical Journal Letters ամսագրերում հրապարակված մի շարք հոդվածներում:
Գրավիտացիոն ալիքներն առաջանում են ցանկացած առարկայի կողմից, որն ունի զանգված և շարժվում է անհավասար արագացումով, սակայն բավականաչափ ուժեղ ալիքներ, որոնք կարելի է հայտնաբերել մարդու կողմից ստեղծված սարքերի միջոցով, ծնվում են շատ մեծ զանգվածի օբյեկտների փոխազդեցության ժամանակ՝ սև խոռոչներ, երկուական աստղերի բաղադրիչներ, նեյտրոններ։ աստղեր. Ընթացիկ ալիքը, որը կոչվում է GW170817, հայտնաբերվել է երկու դետեկտորների կողմից ԱՄՆ-ի LIGO գրավիտացիոն աստղադիտարանի և Իտալիայի Virgo դետեկտորի կողմից այս տարվա օգոստոսի 17-ին:
Երկրի տարբեր կետերում տեղակայված երեք դետեկտորների առկայությունը գիտնականներին թույլ է տալիս մոտավորապես որոշել ալիքի աղբյուրի դիրքը։ Երկու վայրկյան անց այն բանից հետո, երբ գրավիտացիոն աստղադիտարանները գրանցեցին GW170817 ալիքը, նշվեց գամմա ճառագայթման բռնկում այն տարածքում, որտեղ պետք է գտնվեր դրա աղբյուրը: Դա արվել է Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) և INTEGRAL (Միջազգային գամմա ճառագայթների աստղաֆիզիկայի լաբորատորիա) տիեզերական գամմա-ճառագայթների աստղադիտակների միջոցով: Դրանից հետո շատ ցամաքային և տիեզերական աստղադիտարաններ սկսեցին փնտրել այդ իրադարձությունների հնարավոր աղբյուրը։ Որոնողական տարածքի տարածքը, որը որոշվել է գրավիտացիոն աստղադիտարանների և գամմա-ճառագայթների աստղադիտակների տվյալների հիման վրա, բավականին մեծ էր՝ կազմելով մոտ 35 քառակուսի աստիճան, մի քանի հարյուր լրիվ լուսնային սկավառակներ կտեղավորվեն երկնքի այդպիսի հատվածում, և նրա վրա տեղակայված աստղերի թիվը մի քանի միլիոն է։ Բայց նրանց, այնուամենայնիվ, հաջողվեց գտնել գրավիտացիոն ալիքի և գամմա ճառագայթման աղբյուրը։
Գամմա-ճառագայթների պայթյունից 11 ժամ անց Չիլիի Լաս Կամպանասի աստղադիտարանում գործող Swope արտացոլող աստղադիտակն առաջինն էր, որ դա արեց: Դրանից հետո մի քանի խոշոր աստղադիտակներ անմիջապես ընդհատեցին իրենց դիտումների նախկինում հաստատված ծրագրերը և անցան NGC 4993 փոքրիկ գալակտիկայի դիտարկմանը Հիդրա համաստեղությունում՝ Արեգակնային համակարգից 40 պարսեկ հեռավորության վրա (մոտ 130 միլիոն լուսային տարի): Այս իրադարձությունն առաջացրեց հայտնագործության մասին առաջին խոսակցությունները, սակայն գիտնականները մինչ այսօրվա ասուլիսները պաշտոնապես ոչինչ չէին հաստատել։
Իրոք, ալիքների և գամմա ճառագայթների աղբյուրը աստղն էր, որը գտնվում էր NGC 4993 գալակտիկայի մոտ: Այս աստղը մի քանի շաբաթ վերահսկվում էր Հավայան կղզիներում գտնվող Pan-STARRS և Subaru աստղադիտակներով, Եվրոպական հարավային աստղադիտարանի շատ մեծ աստղադիտակով (VLT ESO): Նոր տեխնոլոգիաների աստղադիտակը (NTT), VLT հետազոտական աստղադիտակը (VST), 2,2 մետրանոց MPG / ESO աստղադիտակը, ALMA աստղադիտակների զանգվածը (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) - ընդհանուր առմամբ, շուրջ յոթանասուն աստղադիտարաններ ամբողջ աշխարհից մասնակցել են. դիտարկումները, ինչպես նաև Hubble տիեզերական աստղադիտակը։ «Հազվադեպ է պատահում, որ գիտնականը ականատես լինի գիտության նոր դարաշրջանի սկզբին», - INAF Իտալիայի աստղաֆիզիկական ինստիտուտի աստղագետ Ելենա Պիանը մեջբերում է ESO-ի մամուլի հաղորդագրությունը: «Սա այդ դեպքերից մեկն է». Աստղագետները քիչ ժամանակ ունեին, քանի որ NGC 4993 գալակտիկան դիտման համար հասանելի էր միայն օգոստոսի երեկոյան, սեպտեմբերին պարզվեց, որ այն շատ մոտ է Արեգակին երկնքում և դարձել աննկատ:
Դիտարկված աստղը սկզբում շատ պայծառ էր, սակայն առաջին հինգ օրվա ընթացքում նրա պայծառությունը քսան անգամ պակասեց։ Այս աստղը գտնվում է մեզանից նույն հեռավորության վրա, ինչ NGC 4993 գալակտիկան՝ 130 միլիոն լուսային տարի: Սա նշանակում է, որ գրավիտացիոն ալիքը GW170817 առաջացել է մեզ մոտ ռեկորդային հեռավորությունից։ Հաշվարկները ցույց են տվել, որ գրավիտացիոն ալիքի աղբյուրը եղել է այն առարկաների միաձուլումը, որոնց զանգվածը կազմում է 1,1-ից մինչև 1,6 արեգակնային զանգված, ինչը նշանակում է, որ դրանք չեն կարող լինել սև խոռոչներ։ Այսպիսով, նեյտրոնային աստղերը դարձան միակ հնարավոր բացատրությունը:
NGC 4993-ի կոմպոզիտային պատկեր
և կիլոնովա՝ ըստ բազմաթիվ ESO գործիքների
© ESO
Նեյտրոնային աստղերի կողմից գրավիտացիոն ալիքների առաջացումը տեղի է ունենում նույն սցենարով, ինչ սև խոռոչների միաձուլման ժամանակ, միայն նեյտրոնային աստղերի կողմից առաջացած ալիքներն են ավելի թույլ։ Երկու նեյտրոնային աստղերը, պտտվելով երկուական համակարգում ընդհանուր ծանրության կենտրոնի շուրջ, կորցնում են էներգիան՝ արձակելով գրավիտացիոն ալիքներ: Ուստի նրանք աստիճանաբար մոտենում են միմյանց, մինչև միաձուլվեն մեկ նեյտրոնային աստղի մեջ (հավանականություն կա, որ միաձուլման ժամանակ կարող է առաջանալ նաև սև խոռոչ)։ Երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը ուղեկցվում է սովորական նոր աստղից շատ ավելի պայծառ բռնկումով: Աստղագետները դրա համար առաջարկում են «կիլոն» անվանումը։ Միաձուլման ժամանակ երկու աստղերի զանգվածի մի մասը վերածվում է գրավիտացիոն ալիքների էներգիայի, որն այս անգամ նկատել են երկրային գիտնականները։
Չնայած կիլոնային աստղերը կանխատեսվել էին ավելի քան 30 տարի առաջ, սա առաջին անգամն է, որ նման աստղ է հայտնաբերվել: Նրա բնութագրերը, որոնք որոշվել են դիտարկումների արդյունքում, լավ համընկնում են նախորդ կանխատեսումների հետ։ Երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման և կիլոնովայի պայթյունի արդյունքում ռադիոակտիվ ծանր քիմիական տարրեր են արտանետվում, որոնք թռչում են լույսի արագության մեկ հինգերորդի արագությամբ։ Մի քանի օրվա ընթացքում՝ ավելի արագ, քան ցանկացած այլ աստղային պայթյուն, կիլոնովայի գույնը վառ կապույտից փոխվում է կարմիրի: «Երբ օբյեկտի սպեկտրը հայտնվեց մեր մոնիտորների վրա, ես հասկացա, որ սա ամենաանսովոր անցողիկ երևույթն է, որը ես երբևէ տեսել եմ», - ասում է Սթիվեն Սմարթը, ով դիտարկումներ է կատարել ESO NTT աստղադիտակով: «Ես երբեք նման բան չեմ տեսել։ Մեր տվյալները, ինչպես նաև այլ հետազոտական խմբերի տվյալները հստակ ցույց են տալիս, որ սա գերնոր կամ ֆոնային փոփոխական աստղ չէր, այլ միանգամայն անսովոր բան»:
Աստղի արտանետումների սպեկտրները ցույց են տալիս ցեզիումի և թելուրիումի առկայությունը, որոնք տիեզերք են արձակվել նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ։ Այս դիտարկումը հաստատեց r-նուկլեոսինթեզի տեսությունը (r-գործընթաց, նեյտրոնների արագ որսալու գործընթաց), որը ավելի վաղ ձևակերպվել էր աստղաֆիզիկոսների կողմից գերխիտ աստղային օբյեկտների ինտերիերում։ Նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ առաջացած քիմիական տարրերը կիլոնովայի պայթյունից հետո ցրվեցին տիեզերք։
Հաստատվել է նաև աստղագետների մեկ այլ տեսություն, ըստ որի նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ տեղի են ունենում կարճ գամմա ճառագայթներ։ Այս միտքն արտահայտվել է երկար ժամանակ, բայց միայն LIGO և Virgo գրավիտացիոն աստղադիտարանների տվյալների համադրությունը աստղագետների դիտարկումների հետ հնարավորություն է տվել վերջնականապես ստուգել դրա ճիշտությունը։
«Մինչ այժմ մեր ստացած տվյալները հիանալի կերպով համապատասխանում են տեսությանը։ Սա տեսաբանների հաղթանակն է, LIGO-VIRGO օբյեկտների կողմից արձանագրված իրադարձությունների բացարձակ իրականության հաստատումը և ESO-ի ուշագրավ ձեռքբերումը, որին հաջողվել է ստանալ կիլոնովայի նման դիտարկումները»: ասում է աստղագետ Ստեֆանո Կովինոն։
LIGO-Virgo համագործակցությունը, 70 աստղադիտարանների աստղագետների հետ միասին, այսօր հայտարարեց գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական տիրույթում երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման դիտարկման մասին. նրանք տեսան գամմա ճառագայթների պայթյուն, ինչպես նաև ռենտգեն, ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, ինֆրակարմիր և ռադիո ճառագայթում:
Նեյտրոնային աստղի բախման նկարազարդում։ Նեղ անկյունագծային արտանետումը գամմա ճառագայթների հոսք է: Աստղերի շուրջ փայլող ամպը տեսանելի լույսի աղբյուրն է, որը դիտվում է աստղադիտակներով միաձուլումից հետո: Վարկ՝ NSF/LIGO/Sonoma State University/Aurore Simonnet
Գամմա-ճառագայթների պոռթկումի, գրավիտացիոն ալիքների և տեսանելի լույսի համատեղ դիտարկումը թույլ տվեց որոշել ոչ միայն երկնքի այն տարածքը, որտեղ տեղի է ունեցել իրադարձությունը, այլև NGC 4993 գալակտիկան, որին պատկանում էին աստղերը:
Երկնքում գտնվելու վայրի որոշում տարբեր դետեկտորներով
Ի՞նչ կարող ենք ասել նեյտրոնային աստղերի մասին:
Աստղագետները տասնամյակներ շարունակ նկատում էին գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումներ, բայց հստակ չգիտեին, թե ինչպես են դրանք տեղի ունենում: Հիմնական ենթադրությունն այն էր, որ այս պայթյունը նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունք է, և այժմ այս իրադարձությունից գրավիտացիոն ալիքների դիտարկումը հաստատել է տեսությունը:Երբ նեյտրոնային աստղերը բախվում են, նրանց նյութի մեծ մասը միաձուլվում է մեկ գերզանգվածային օբյեկտի մեջ՝ արձակելով գամմա ճառագայթների «կրակագնդիկ» (ամենակարճ գամմա-ճառագայթների պայթյունը գրանցվել է գրավիտացիոն ալիքներից երկու վայրկյան հետո)։ Դրանից հետո առաջանում է այսպես կոչված կիլոնովան, երբ նեյտրոնային աստղերի բախումից հետո մնացած նյութը տարվում է բախման վայրից՝ լույս արձակելով։ Այս ճառագայթման սպեկտրի դիտարկումը թույլ տվեց պարզել, որ ծանր տարրերը, ինչպիսին ոսկին է, ծնվում են հենց կիլոների արդյունքում: Գիտնականները դեպքից հետո շաբաթներ շարունակ դիտել են հետնաշերտը, հավաքելով տվյալներ աստղերում տեղի ունեցող գործընթացների մասին, և սա կիլոնովայի առաջին հուսալի դիտարկումն էր:
Նեյտրոնային աստղերը գերխիտ օբյեկտներ են, որոնք ձևավորվում են գերնոր աստղերի պայթյունից հետո: Աստղում ճնշումն այնքան մեծ է, որ առանձին ատոմներ գոյություն չունեն, իսկ աստղի ներսում նեյտրոններից, պրոտոններից և այլ մասնիկներից բաղկացած հեղուկ «ապուր» է: Նեյտրոնային աստղը նկարագրելու համար գիտնականներն օգտագործում են վիճակի հավասարում, որը կապում է ճնշումը և նյութի խտությունը: Կան վիճակի շատ հնարավոր հավասարումներ, բայց գիտնականները չգիտեն, թե որոնք են ճիշտ, ուստի գրավիտացիոն դիտարկումները կարող են օգնել լուծել այս հարցը: Այս պահին դիտարկվող ազդանշանը միանշանակ պատասխան չի տալիս, սակայն օգնում է հետաքրքիր գնահատականներ տալ աստղի ձևի վերաբերյալ (որը կախված է դեպի երկրորդ աստղի գրավիտացիոն ձգողականությունը)։
Հետաքրքիր բացահայտումն այն էր, որ դիտարկված կարճ գամմա-ճառագայթների պոռթկումը ամենամոտն է Երկրին, բայց միևնույն ժամանակ չափազանց մռայլ նման հեռավորության համար: Գիտնականները մի քանի հնարավոր բացատրություններ են առաջարկել. գուցե գամմա ճառագայթների ճառագայթը անհավասար պայծառ էր, կամ մենք տեսանք միայն դրա ծայրը: Ամեն դեպքում, հարց է առաջանում. նախկինում աստղագետները չէին ենթադրում, որ նման թույլ պոռթկումները կարող են տեղակայվել այդքան մոտ, և կարո՞ղ են նրանք բաց թողնել նույն թույլ պոռթկումները կամ սխալ մեկնաբանել դրանք որպես ավելի հեռավոր: Գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական տիրույթներում համատեղ դիտարկումները կարող են օգնել պատասխան տալ, սակայն դետեկտորի զգայունության տվյալ մակարդակի դեպքում նման դիտարկումները բավականին հազվադեպ կլինեն՝ միջինը տարեկան 0,1-1,4:
Բացի գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական ճառագայթումից, նեյտրոնային աստղերը միաձուլման գործընթացում արձակում են նեյտրինոների հոսքեր։ Նեյտրինո դետեկտորները նույնպես աշխատել են դեպքից այս հոսքերը գտնելու համար, բայց ոչինչ չեն արձանագրել։ Ընդհանուր առմամբ, այս արդյունքը սպասելի էր. ինչպես գամմա-ճառագայթների պայթյունի դեպքում, իրադարձությունը չափազանց մռայլ է (կամ մենք այն դիտարկում ենք բարձր անկյան տակ), որպեսզի դետեկտորները տեսնեն այն:
Գրավիտացիոն ալիքի արագությունը
Քանի որ գրավիտացիոն ալիքները և լուսային ազդանշանը գալիս են միևնույն աղբյուրից՝ շատ մեծ հավանականությամբ (5,3 սիգմա), իսկ առաջին լուսային ազդանշանը գալիս է գրավիտացիոնից 1,7 վայրկյան հետո, մենք կարող ենք սահմանափակել գրավիտացիոն ալիքների տարածման արագությունը շատ բարձր ճշգրտությամբ։ Ենթադրելով, որ լույսը և գրավիտացիոն ալիքները միաժամանակ արտանետվել են, և ազդանշանների միջև ուշացումը պայմանավորված է գրավիտացիայի ավելի արագ լինելու պատճառով, կարելի է վերին գնահատական ստանալ: Ավելի ցածր գնահատական կարելի է ստանալ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման մոդելներից. ենթադրենք, որ լույսն արտանետվել է գրավիտացիոն ալիքներից 10 վայրկյան հետո (այդ պահին բոլոր գործընթացները պետք է անպայման ավարտված լինեին) և գրավիտացիոն ալիքներին հասնելու պահին: Մոլորակը. Արդյունքում, ձգողության արագությունը մեծ ճշգրտությամբ հավասար է լույսի արագությանը։Ավելի ցածր գնահատման համար դուք կարող եք օգտագործել մեծ ուշացում արտանետումների միջև և նույնիսկ ենթադրել, որ լույսի ազդանշանն առաջինն է արձակվել, ինչը կնվազեցնի ճշգրտությունը համամասնորեն: Բայց նույնիսկ այս դեպքում գնահատականը չափազանց ճշգրիտ է։
Օգտագործելով ազդանշանների միջև ուշացման նույն գիտելիքը, կարելի է զգալիորեն բարելավել Լորենցի ինվարիանտության գնահատումների ճշգրտությունը (Լորենցի փոխակերպման տակ ձգողականության և լույսի վարքագծի տարբերությունը) և համարժեքության սկզբունքը:
Գիտնականները չափեցին Հաբլի հաստատունը այլ կերպ՝ դիտարկելով տիեզերական միկրոալիքային ֆոնի պարամետրերը Պլանկի աստղադիտակի վրա և ստացան Հաբլի հաստատունի այլ արժեք, որը համահունչ չէ SHoES չափումներին: Այս տարբերությունը չափազանց մեծ է վիճակագրական լինելու համար, սակայն գնահատականների անհամապատասխանության պատճառները դեռ հայտնի չեն։ Հետեւաբար, անհրաժեշտ է անկախ չափում:
Հաբլի հաստատունի հավանականության բաշխումը գրավիտացիոն ալիքների միջոցով (կապույտ): Կետագիծը ցույց է տալիս 1σ և 2σ միջակայքերը (68,3% և 95,4%)։ Համեմատության համար ցույց են տրված նախորդ գնահատականների 1σ և 2σ միջակայքերը՝ Planck (կանաչ) և SHoES (նարնջագույն), որոնք չեն համաձայնվում միմյանց հետ։
Գրավիտացիոն ալիքներն այս դեպքում խաղում են ստանդարտ մոմերի դերը (և կոչվում են ստանդարտ sirens): Դիտարկելով Երկրի վրա ազդանշանի ամպլիտուդը և նմանակելով դրա ամպլիտուդն աղբյուրում՝ կարելի է գնահատել, թե որքան է այն նվազել, և դրանով իսկ իմանալ աղբյուրի հեռավորությունը՝ անկախ Հաբլի հաստատունի կամ նախորդ չափումների վերաբերյալ որևէ ենթադրությունից: Լույսի ազդանշանի դիտարկումը թույլ տվեց որոշել գալակտիկան, որտեղ գտնվում էր նեյտրոնային աստղային զույգը, և այս գալակտիկայի նահանջի արագությունը լավ հայտնի էր նախորդ չափումներից։ Արագության և հեռավորության հարաբերակցությունը Հաբլի հաստատունն է։ Կարևոր է, որ նման գնահատականը լիովին անկախ լինի նախորդ գնահատականներից կամ տիեզերական հեռավորության սանդղակից:
Մեկ չափումը բավարար չէր Planck-ի և ShoES-ի գնահատականների միջև տարբերության գլուխկոտրուկը լուծելու համար, բայց ընդհանուր առմամբ գնահատումն արդեն իսկ լավ համընկնում է հայտնի արժեքների հետ: Հաշվի առնելով, որ նախկին գնահատականները հիմնված են երկար տարիների ընթացքում հավաքագրված վիճակագրության վրա, սա շատ նշանակալի արդյունք է:
Մի քիչ LIGO-ի և անսարքությունների մասին
Վերևի վահանակը ցույց է տալիս LIGO-Livingston տվյալների խափանումը, ինչպես նաև հստակ ցույց է տալիս ծլվլոցի առկայությունը: Ներքևի վահանակը ցույց է տալիս տատանման, «լարվածության» անչափ ամպլիտուդը (այն քանակությունը, որը մենք օգտագործում ենք LIGO-ում և Virgo-ում ազդանշանի մեծությունը նկարագրելու համար) անսարքության պահին: Սա կարճ է:
(ընդամենը տևում է մոտ 1/4 վայրկյան), բայց շատ ուժեղ ազդանշան: Ճնշումը նվազեցնում է անսարքությունը մինչև նարնջագույն կորի մակարդակը, որը ներկայացնում է LIGO դետեկտորներում միշտ առկա ֆոնային աղմուկի քանակությունը:
LIGO դետեկտորներից միայն մեկն է տեսել ազդանշանը ավտոմատ ռեժիմում, քանի որ Livingston դետեկտորը իրադարձության պահին «անսարք» է ունեցել։ Այս տերմինը վերաբերում է աղմուկի պոռթկմանը, որը նման է ռադիոյի ստատիկ ձայնին: Չնայած գրավիտացիոն ալիքի ազդանշանը հստակ տեսանելի էր մարդու աչքին, ավտոմատացումը կտրում է նման տվյալները: Հետևաբար, անհրաժեշտ էր մաքրել ազդանշանը խափանումից, նախքան տվյալները կարող էին օգտագործվել դետեկտորի կողմից: Խափանումները մշտապես հայտնվում են դետեկտորներում՝ մոտավորապես մի քանի ժամը մեկ անգամ: Գիտնականները դրանք դասակարգում են ըստ ձևի և տևողության և օգտագործում են այս գիտելիքները դետեկտորները բարելավելու համար: Դուք կարող եք նրանց օգնել այս հարցում GravitySpy նախագծում, որտեղ օգտատերերը որոնում և դասակարգում են թերությունները LIGO-ի տվյալների մեջ՝ գիտնականներին օգնելու համար:
Հարցեր առանց պատասխանների
Մեզ հայտնի սև խոռոչները, նեյտրոնային աստղերը և դրանց միաձուլումները: Կա միջին զանգվածների տարածք, կոմպակտ օբյեկտների գոյության մասին, որոնց մասին մենք ոչինչ չգիտենք։ Վարկ՝ LIGO-Virgo/Northwestern/Frank Elavsky
Մենք գրանցեցինք գրավիտացիոն ալիքներ երկու կոմպակտ օբյեկտներից, և էլեկտրամագնիսական ճառագայթման դիտարկումը հուշում է, որ դրանցից մեկը նեյտրոնային աստղ է։ Բայց երկրորդը կարող է լինել նաև ցածր զանգվածի սև խոռոչ, և թեև նախկինում ոչ ոք չի տեսել նման սև խոռոչներ, տեսականորեն դրանք կարող են գոյություն ունենալ: GW170817-ի դիտարկումից անհնար է միանշանակ որոշել, թե արդյոք սա երկու նեյտրոնային աստղերի բախում էր, թեև դա ավելի հավանական է։
Երկրորդ հետաքրքիր պահը. ի՞նչ դարձավ այս օբյեկտը միաձուլումից հետո: Այն կարող է դառնալ կա՛մ գերզանգվածային նեյտրոնային աստղ (հայտնի ամենազանգվածային), կա՛մ հայտնի ամենաթեթև սև խոռոչը: Ցավոք, այս հարցին պատասխանելու համար բավականաչափ դիտողական տվյալներ չկան։
Եզրակացություն
Բոլոր տիրույթներում նեյտրոնային աստղերի միաձուլումների դիտարկումը զարմանալիորեն հարուստ ֆիզիկայով իրադարձություն է: Ընդամենը այս երկու ամսվա ընթացքում գիտնականների ստացած տվյալների քանակը թույլ է տվել մի քանի տասնյակ հրապարակումներ պատրաստել, և շատ ավելին կլինեն, երբ տվյալները հանրությանը հասանելի դառնան։ Նեյտրոնային աստղերի ֆիզիկան շատ ավելի հարուստ և հետաքրքիր է, քան սև խոռոչների ֆիզիկան. մենք կարող ենք ուղղակիորեն ստուգել նյութի գերխիտ վիճակի ֆիզիկան, ինչպես նաև քվանտային մեխանիկան ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերի պայմաններում: Այս եզակի հնարավորությունը կարող է օգնել մեզ վերջապես գտնել հարաբերականության ընդհանուր տեսության և քվանտային ֆիզիկայի միջև կապը, որը մինչ այժմ մեզանից խուսափել է:Այս բացահայտումը ևս մեկ անգամ ցույց է տալիս, թե որքան կարևոր է ժամանակակից ֆիզիկայում հազարավոր մարդկանց բազմաթիվ համագործակցությունների համատեղ աշխատանքը։
Reddit AMA
Ավանդաբար, LIGO-ի գիտնականները Reddit-ում պատասխանում են օգտատերերի հարցերին, ես դա խորհուրդ եմ տալիս:Դա տեղի կունենա հոկտեմբերի 17-ին և 18-ին Մոսկվայի ժամանակով ժամը 18:00-ից: Միջոցառման հղումը կլինի մեկնարկի ժամանակ:
Այսօր Վաշինգտոնում կայացած մամուլի ասուլիսում գիտնականները պաշտոնապես հայտարարեցին աստղագիտական իրադարձության գրանցման մասին, որը նախկինում ոչ ոք չէր գրանցել՝ երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլում։ Դիտարկման արդյունքների հիման վրա հինգ ամսագրերում տպագրվել են ավելի քան 30 գիտական հոդվածներ, ուստի մենք չենք կարող ձեզ ամեն ինչ միանգամից ասել։ Ահա ամփոփումն ու ամենակարևոր բացահայտումները։
Աստղագետները դիտարկել են երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը և նոր սև խոռոչի ծնունդը:
Նեյտրոնային աստղերը առարկաներ են, որոնք առաջանում են մեծ և զանգվածային (Արևից մի քանի անգամ ավելի ծանր) աստղերի պայթյունների արդյունքում։ Նրանց չափերը փոքր են (դրանք տրամագծով սովորաբար ոչ ավելի, քան 20 կիլոմետր), բայց խտությունը և զանգվածը հսկայական են։
Երկրից 130 միլիոն լուսային տարի հեռավորության վրա գտնվող երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում ձևավորվել է սև անցք՝ նեյտրոնային աստղից էլ ավելի զանգվածային և խիտ օբյեկտ: Աստղերի միաձուլումը և սև խոռոչի ձևավորումն ուղեկցվել է ահռելի էներգիայի արտազատմամբ՝ գրավիտացիոն, գամմա և օպտիկական ճառագայթման տեսքով։ Ճառագայթման երեք տեսակներն էլ արձանագրվել են երկրային և ուղեծրային աստղադիտակներով։ Գրավիտացիոն ալիքը գրանցվել է LIGO և VIRGO աստղադիտարանների կողմից։
Այս գրավիտացիոն ալիքը մինչ այժմ երբևէ նկատված ամենաբարձր էներգիայի ալիքն էր:
Բոլոր տեսակի ճառագայթները Երկիր են հասել օգոստոսի 17-ին։ Նախ, գետնի վրա հիմնված լազերային ինտերֆերոմետրերը LIGO և Virgo գրանցեցին տարածություն-ժամանակի պարբերական սեղմում և ընդլայնում. գրավիտացիոն ալիք, որը մի քանի անգամ պտտեց երկրագունդը: Իրադարձությունը, որն առաջացրել է գրավիտացիոն ալիքը, ստացել է GRB170817A անվանումը։ Մի քանի վայրկյան անց ՆԱՍԱ-ի Fermi գամմա աստղադիտակը հայտնաբերեց բարձր էներգիայի գամմա-ճառագայթների ֆոտոններ:
Այս օրը մեծ ու փոքր, ցամաքային և ուղեծրային աստղադիտակները, որոնք գործում էին բոլոր տիրույթներում, նայեցին տիեզերքի մեկ կետին:
Կալիֆոռնիայի (Բերկլի) համալսարանի դիտարկումների արդյունքների հիման վրա նրանք կատարել են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման համակարգչային մոդելավորում։ Երկու աստղերն էլ, ըստ երևույթին, Արեգակից մի փոքր ավելի մեծ զանգված էին (բայց շատ ավելի փոքր շառավղով): Անհավատալի խտության այս երկու գնդակները պտտվում էին միմյանց շուրջ՝ անընդհատ արագանալով։ Ահա թե ինչպես էր դա.
Նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում ծանր տարրերի ատոմները՝ ոսկի, ուրան, պլատին, ընկան արտաքին տարածություն; Աստղագետները կարծում են, որ նման իրադարձությունները տիեզերքի այս տարրերի հիմնական աղբյուրն են: Օպտիկական աստղադիտակները սկզբում «տեսան» կապույտ տեսանելի լույսը, իսկ հետո՝ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը, որը փոխարինվեց կարմիր լույսով և ինֆրակարմիր ճառագայթմամբ։
Այս հաջորդականությունը համընկնում է տեսական կանխատեսումների հետ։ Համաձայն տեսության՝ բախվելով նեյտրոնային աստղերը կորցնում են նյութի մի մասը՝ այն ցրվում է բախման վայրի շուրջ՝ նեյտրոնների և պրոտոնների հսկայական ամպով: Երբ սև խոռոչը սկսում է ձևավորվել, դրա շուրջ ձևավորվում է ակրեցիոն սկավառակ, որի մեջ մասնիկները պտտվում են հսկայական արագությամբ, այնքան մեծ, որ որոշները հաղթահարում են սև խոռոչի ձգողականությունը և թռչում հեռու:
Նման ճակատագիր է սպասվում բախվող աստղերի նյութի մոտ 2%-ին։ Այս նյութը ամպ է ձևավորում սև խոռոչի շուրջ, որի տրամագիծը կազմում է տասնյակ հազարավոր կիլոմետրեր և մոտավորապես հավասար Արեգակի խտությամբ: Այս ամպը կազմող պրոտոններն ու նեյտրոնները կպչում են իրար՝ ձևավորելով ատոմային միջուկներ։ Հետո սկսվում է այդ միջուկների քայքայումը։ Քայքայվող միջուկների ճառագայթումը դիտվել է երկրային աստղագետների կողմից մի քանի օր շարունակ։ GRB170817A իրադարձությունից հետո անցած միլիոնավոր տարիների ընթացքում այս ճառագայթումը լցրել է ամբողջ գալակտիկան:
Մարդկության պատմության մեջ առաջին անգամ աստղագետները գրավիտացիոն ալիքներ են հայտնաբերել երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից: NGC 4993 գալակտիկայում տեղի ունեցած իրադարձությունը օգոստոսի 17-ին «հոտել» է LIGO/Virgo գրավիտացիոն աստղադիտարանը։ Դրանց հետեւելով դիտարկումներին միացել են նաեւ այլ աստղագիտական գործիքներ։ Արդյունքում 70 աստղադիտարան դիտարկել է իրադարձությունը, իսկ դիտորդական տվյալների համաձայն՝ այսօր լույս է տեսել առնվազն 20 (!) գիտական հոդված։
Օգոստոսի 18-ից սոցցանցերում սողում են լուրերն այն մասին, որ LIGO/Virgo դետեկտորները վերջապես նոր իրադարձություն են գրանցել, և սա հերթական սև խոռոչների միաձուլումը չէ: Այդ մասին հայտարարությունները սպասվում էին սեպտեմբերի վերջին, բայց հետո գիտնականները սահմանափակվեցին միայն հաջորդ գրավիտացիոն ալիքային իրադարձությամբ, որը ներառում էր երկու սև խոռոչներ. դա տեղի ունեցավ Երկրից 1,8 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա, օգոստոսի 14-ին դրա դիտարկմանը մասնակցեցին ոչ միայն ամերիկյան դետեկտորները: , այլեւ եվրոպական Կույսը, որը երկու շաբաթ առաջ «միացավ» տարածության ժամանակի տատանումների որսին։
Նոր LIGO. Աղբյուրը օպտիկական գործընկերոջ հետ: Փչիր քո սոքսը:
Ջ Քրեյգ Ուիլեր (@ast309) 18 օգոստոսի, 2017թ
Դրանից հետո համագործակցությունը արժանացավ ֆիզիկայի իր արժանի Նոբելյան մրցանակին` գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման և Էյնշտեյնի ճիշտությունը հաստատելու համար, ով կանխատեսել էր դրանց գոյությունը, և այժմ նա աշխարհին պատմեց հայտնագործության մասին, որը նա փրկեց «դեսերտի համար»:
Ի՞նչ է տեղի ունեցել կոնկրետ։
Նեյտրոնային աստղերը շատ, շատ փոքր և շատ խիտ օբյեկտներ են, որոնք սովորաբար առաջանում են գերնոր աստղերի պայթյուններից: Նման աստղի բնորոշ տրամագիծը 10-20 կմ է, իսկ զանգվածը համեմատելի է Արեգակի զանգվածի հետ (որի տրամագիծը 100 000 000 անգամ մեծ է), այնպես որ նեյտրոնային աստղում նյութի խտությունը մի քանի անգամ մեծ է խտությունից։ ատոմային միջուկի. Այս պահին մեզ հայտնի են մի քանի հազար նման օբյեկտներ, սակայն կան ընդամենը մեկուկես-երկու տասնյակ երկուական համակարգեր:
Կիլոնովան (ի անալոգիա «սուպերնովայի» հետ), որի գրավիտացիոն էֆեկտը գրանցվել է LIGO / Virgo-ի կողմից օգոստոսի 17-ին, գտնվում է Հիդրա համաստեղությունում՝ Երկրից 130 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա։ Այն առաջացել է երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում, որոնց զանգվածները գտնվում են 1,1-ից 1,6 արեգակնային զանգվածի միջակայքում։ Այն մասին, թե որքան մոտ է մեզ այս իրադարձությունը, այն է, որ թեև սև խոռոչի երկուականների միաձուլման ազդանշանը սովորաբար գտնվում էր LIGO դետեկտորների զգայունության տիրույթում վայրկյանի մի մասի համար, օգոստոսի 17-ին գրանցված ազդանշանը տևեց մոտ 100 վայրկյան:
«Սա առաջին գրանցված կիլոնովան չէ», - ասում է աստղաֆիզիկոս Սերգեյ Պոպովը, Ա.Ի. անվան պետական աստղագիտական ինստիտուտի առաջատար գիտաշխատող: ԱՀ. Sternberg, - բայց դրանք նույնիսկ չէին կարող թվարկվել մի ձեռքի մատների վրա, բայց գրեթե ականջների վրա: Բառացիորեն մեկ-երկուսն էին»:
Գրեթե միևնույն ժամանակ, գրավիտացիոն ալիքներից մոտ երկու վայրկյան անց, ՆԱՍԱ-ի Fermi Gamma-Ray տիեզերական աստղադիտակը և Gamma-Ray աստղաֆիզիկայի միջազգային լաբորատորիան/INTEGRAL ուղեծրային աստղադիտարանը հայտնաբերել են գամմա ճառագայթների պայթյուններ: Հետագա օրերին գիտնականները գրանցեցին էլեկտրամագնիսական ճառագայթում այլ տիրույթներում, այդ թվում՝ ռենտգենյան, ուլտրամանուշակագույն, օպտիկական, ինֆրակարմիր և ռադիոալիքների:
Ստանալով կոորդինատները՝ մի քանի աստղադիտարաններ կարողացան սկսել որոնումները երկնքի այն հատվածում, որտեղ ենթադրաբար տեղի է ունեցել իրադարձությունը մի քանի ժամվա ընթացքում։ Օպտիկական աստղադիտակների միջոցով հայտնաբերվեց նոր պայծառ կետ, որը հիշեցնում է նոր աստղ, և արդյունքում մոտ 70 աստղադիտարաններ դիտեցին այս իրադարձությունը տարբեր ալիքի երկարությունների միջակայքում:
«Առաջին անգամ, ի տարբերություն «միայնակ» սև խոռոչների միաձուլումների, «սոցիալական» իրադարձություն գրանցվեց ոչ միայն գրավիտացիոն դետեկտորների, այլև օպտիկական և նեյտրինո աստղադիտակների միջոցով։ Սա մեկ իրադարձության շուրջ դիտարկումների առաջին նման շրջանակն է», - ասում է Մոսկվայի պետական համալսարանի ֆիզիկայի ֆակուլտետի պրոֆեսոր Սերգեյ Վյաչանինը, որը ռուս գիտնականների խմբի մաս է կազմում, ովքեր մասնակցել են երևույթի դիտարկմանը` ղեկավարությամբ: Մոսկվայի պետական համալսարանի ֆիզիկայի ֆակուլտետի պրոֆեսոր Վալերի Միտրոֆանովը։
Բախման պահին երկու նեյտրոնային աստղերի հիմնական մասը միաձուլվել է մեկ գերխիտ օբյեկտի մեջ, որն արձակում է գամմա ճառագայթներ։ Գամմա ճառագայթների առաջին չափումները՝ զուգակցված գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման հետ, հաստատում են Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության կանխատեսումը, այն է, որ գրավիտացիոն ալիքները տարածվում են լույսի արագությամբ։
«Նախորդ բոլոր դեպքերում սև խոռոչների միաձուլումը եղել է գրավիտացիոն ալիքների աղբյուր: Պարադոքսալ կերպով, սև խոռոչները շատ պարզ առարկաներ են, որոնք ամբողջությամբ կազմված են կոր տարածությունից և, հետևաբար, ամբողջությամբ նկարագրված են հարաբերականության ընդհանուր օրենքներով: Միևնույն ժամանակ, նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքը և, մասնավորապես, նեյտրոնային նյութի վիճակի հավասարումը դեռ ճշգրիտ հայտնի չէ։ Հետևաբար, նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ազդանշանների ուսումնասիրությունը նաև հսկայական նոր տեղեկատվություն կտա էքստրեմալ պայմաններում գերխիտ նյութի հատկությունների մասին», - ասում է Մոսկվայի պետական համալսարանի ֆիզիկայի ֆակուլտետի պրոֆեսոր Ֆարիտ Խալիլին, ով նաև անդամ է: Միտրոֆանովի խմբից։
Ո՞րն է այս հայտնագործության նշանակությունը։
Նախ, նեյտրոնային աստղերի միաձուլման դիտարկումը LIGO և Virgo դետեկտորների կողմից ստեղծվող աստղագիտական դիտարկումների արդյունավետության ևս մեկ հստակ ցուցադրություն է:
«Սա նոր գիտության ծնունդ է: Այսօր այդպիսի օր է,- Աթտիկին ասաց SAI MGU-ի տիեզերական մոնիտորինգի լաբորատորիայի ղեկավար և MASTER նախագծի ղեկավար Վլադիմիր Լիպունովը։ -Դա կկոչվի գրավիտացիոն աստղագիտություն։ Սա այն դեպքում, երբ աստղագիտության բոլոր հազարամյա մեթոդները, որոնք հազարավոր աստղագետներ օգտագործել են հազարավոր տարիներ, մշակել են, օգտակար կդառնան գրավիտացիոն ալիքների թեմաների համար: Մինչ այսօր այս ամենը զուտ ֆիզիկա էր, այսինքն՝ նույնիսկ ֆանտաստիկա հանրության տեսանկյունից, իսկ հիմա արդեն իրականություն է։ Նոր իրականություն».
«Մեկուկես տարի առաջ, երբ հայտնաբերվեցին գրավիտացիոն ալիքները, հայտնաբերվեց Տիեզերքի ուսումնասիրության նոր եղանակ՝ ուսումնասիրելով Տիեզերքի բնույթը։ Եվ այս նոր մեթոդն արդեն ցույց է տվել իր կարողությունը մեկուկես տարվա ընթացքում Տիեզերքի տարբեր երևույթների մասին մեզ տալու կարևոր, խորը տեղեկատվություն։ Նրանք ընդամենը մի քանի տասնամյակ փորձեցին հայտնաբերել գրավիտացիոն ալիքները, իսկ հետո մեկ անգամ՝ մեկուկես տարի առաջ, հայտնաբերվեցին, ստացան Նոբելյան մրցանակ, իսկ հիմա անցել է մեկուկես տարի, և իսկապես ցույց է տրվում, որ բացի դրոշը, որը բոլորը բարձրացրել են. այո, Էյնշտեյնը ճիշտ էր: - սա իսկապես աշխատում է հիմա, միայն գրավիտացիոն աստղագիտության գիտության սկզբում պարզվում է, որ այն այնքան արդյունավետ է, որ ուսումնասիրում է տիեզերքի տարբեր երևույթներ », - աստղաֆիզիկոս Յուրի Կովալևը, հարաբերականության հիմնարար և կիրառական հետազոտությունների լաբորատորիայի ղեկավարը: Մոսկվայի ֆիզիկատեխնիկական ինստիտուտի Տիեզերքի օբյեկտները, լաբորատորիայի ղեկավարը, «Ռադիոաստրոն» նախագծի գիտական ծրագրի ղեկավար FIAN-ի թղթակցին ասել է լաբորատորիայի ղեկավարը:
Բացի այդ, դիտարկումների ընթացքում հսկայական քանակությամբ նոր տվյալներ են հավաքվել։ Մասնավորապես, արձանագրվել է, որ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ առաջանում են այնպիսի ծանր տարրեր, ինչպիսիք են ոսկին, պլատինը և ուրանը։ Սա հաստատում է Տիեզերքում ծանր տարրերի ծագման գոյություն ունեցող տեսություններից մեկը։ Նախկինում սիմուլյացիան ցույց էր տվել, որ միայն գերնոր աստղերի պայթյունները բավարար չեն տիեզերքում ծանր տարրեր սինթեզելու համար, և 1999-ին մի խումբ շվեյցարացի գիտնականներ առաջարկեցին, որ նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը կարող է լինել ծանր տարրերի ևս մեկ աղբյուր: Եվ չնայած կիլոնովաները շատ ավելի հազվադեպ են, քան գերնոր աստղերի պայթյունները, նրանք կարող են առաջացնել ծանր տարրերի մեծ մասը:
«Պատկերացրեք, դուք երբեք փող չեք գտել փողոցում, և վերջապես գտել եք այն: Իսկ դա միանգամից հազար դոլար է»,- ասում է Սերգեյ Պոպովը։ - Նախ, դա հաստատում է, որ գրավիտացիոն ալիքները տարածվում են լույսի արագությամբ, հաստատում 10 -15 ճշգրտությամբ: Սա շատ կարևոր բան է։ Երկրորդ՝ սա հարաբերականության ընդհանուր տեսության մի շարք դրույթների զուտ տեխնիկական հաստատումների որոշակի քանակ է, որն ընդհանրապես շատ կարևոր է հիմնարար ֆիզիկայի համար։ Երրորդ. եթե վերադառնանք աստղաֆիզիկային, սա հաստատում է, որ գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումները նեյտրոնային աստղերի միաձուլում են: Իսկ ինչ վերաբերում է ծանր տարրերին, ապա, իհարկե, այնպես չէ, որ նախկինում ոչ ոք չէր հավատում նման բանի։ Բայց այդպիսի շքեղ տվյալների համալիր չկար »:
Եվ այս տվյալների հավաքածուն արդեն առաջին օրը գիտնականներին թույլ է տվել հրապարակել, ըստ Աթտիկի գնահատականների, առնվազն 20 հոդված (ութը Գիտություն, հինգ դյույմ Բնություն, երկու դյույմ Ֆիզիկական վերանայման նամակներև հինգ դյույմ Աստղաֆիզիկական ամսագրի նամակներ): Ըստ լրագրողների Գիտություն, իրադարձությունը նկարագրող հոդվածի հեղինակների թիվը մոտավորապես համապատասխանում է բոլոր ակտիվ աստղագետների մեկ երրորդին։ Անհամբեր սպասու՞մ եք շարունակությանը: Մենք այո ենք։
Դիտարկումների արդյունքները ապագայում կարող են լույս սփռել նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքի և Տիեզերքում ծանր տարրերի ձևավորման առեղծվածի վրա:
Երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում առաջացած գրավիտացիոն ալիքների գեղարվեստական պատկերում
Պատկեր՝ R. Hurt/Caltech-JPL
Մոսկվա. 16 հոկտեմբերի. կայք - Պատմության մեջ առաջին անգամ գիտնականները գրավիտացիոն ալիքներ են գրանցել երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից՝ գերխիտ օբյեկտների՝ մեր Արեգակի զանգվածով և Մոսկվայի չափերով, հայտնում է N + 1 կայքը։
Գամմա-ճառագայթների պոռթկումը և դրան հաջորդած կիլոնովա բռնկումը դիտարկվել են մոտ 70 վերգետնյա և տիեզերական աստղադիտարանների կողմից. նրանք կարողացել են տեսնել տեսաբանների կողմից կանխատեսված ծանր տարրերի սինթեզը, ներառյալ ոսկին և պլատինը, և հաստատել բնության մասին վարկածների ճիշտությունը: խորհրդավոր կարճ գամմա-ճառագայթների պոռթկումների մասին, հաղորդում է համագործակցության մամուլի ծառայությունը LIGO/Virgo, Եվրոպական Հարավային աստղադիտարանը և Լոս Քամբրես աստղադիտարանը: Դիտարկումների արդյունքները կարող են լույս սփռել նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքի և Տիեզերքում ծանր տարրերի ձևավորման առեղծվածի վրա:
Գրավիտացիոն ալիքները տարածություն-ժամանակի երկրաչափության տատանումների ալիքներ են, որոնց գոյությունը կանխատեսել էր հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը։ Առաջին անգամ LIGO-ի համագործակցությունը հայտնել է դրանց հուսալի հայտնաբերման մասին 2016 թվականի փետրվարին՝ Էյնշտեյնի կանխատեսումներից 100 տարի անց:
Հաղորդվում է, որ 2017 թվականի օգոստոսի 17-ի առավոտյան (արևելյան ափի ժամանակով ժամը 08:41-ին, երբ Մոսկվայում ժամը 15:41-ն էր), LIGO գրավիտացիոն ալիքի աստղադիտարանի երկու դետեկտորներից մեկի վրա ավտոմատ համակարգերը գրանցել են մի ժամանումը: գրավիտացիոն ալիք տիեզերքից. Ազդանշանը ստացել է GW170817 անվանումը, դա գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերման արդեն հինգերորդ դեպքն էր 2015 թվականից ի վեր՝ դրանք առաջին անգամ գրանցվելու պահից։ Ընդամենը երեք օր առաջ LIGO աստղադիտարանը եվրոպական «Կույս» նախագծի հետ միասին առաջին անգամ «լսեց» գրավիտացիոն ալիք:
Այնուամենայնիվ, այս անգամ, գրավիտացիոն իրադարձությունից ընդամենը երկու վայրկյան անց, Fermi տիեզերական աստղադիտակը գրանցեց գամմա ճառագայթման բռնկում հարավային երկնքում: Գրեթե նույն պահին բռնկումը տեսել է եվրո-ռուսական INTEGRAL տիեզերական աստղադիտարանը։
LIGO աստղադիտարանի տվյալների ավտոմատ վերլուծության համակարգերը եկել են այն եզրակացության, որ այս երկու իրադարձությունների համընկնումը չափազանց քիչ հավանական է։ Լրացուցիչ տեղեկությունների որոնման ընթացքում պարզվել է, որ գրավիտացիոն ալիքը տեսել է երկրորդ LIGO դետեկտորը, ինչպես նաև եվրոպական գրավիտացիոն աստղադիտարանը Virgo։ Աշխարհի աստղագետներին «զգոնության» են դրել, քանի որ բազմաթիվ աստղադիտարաններ, ներառյալ Եվրոպական Հարավային աստղադիտարանը և Հաբլ տիեզերական աստղադիտակը, սկսել են գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրի և գամմա-ճառագայթների պոռթկում փնտրել:
Խնդիրը հեշտ չէր. LIGO/Virgo-ի, Fermi-ի և INTEGRAL-ի համակցված տվյալները հնարավորություն տվեցին ուրվագծել 35 քառակուսի աստիճանի տարածք՝ սա մի քանի հարյուր լուսնային սկավառակների մոտավոր տարածքն է: Միայն 11 ժամ անց, Չիլիում մետրանոց հայելիով փոքրիկ Swope աստղադիտակը առաջին լուսանկարն արեց ենթադրյալ աղբյուրի մասին. այն կարծես շատ պայծառ աստղ լիներ Հիդրա համաստեղության NGC 4993 էլիպսաձև գալակտիկայի կողքին: Հաջորդ հինգ օրվա ընթացքում աղբյուրի պայծառությունն իջավ 20 անգամ, և գույնը աստիճանաբար կապույտից փոխվեց կարմիրի: Այս ամբողջ ընթացքում օբյեկտը դիտվում էր բազմաթիվ աստղադիտակներով ռենտգենից մինչև ինֆրակարմիր միջակայքում, մինչև սեպտեմբերին գալակտիկան շատ մոտ էր Արեգակին և դարձավ աննկատ:
Գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ բռնկման աղբյուրը եղել է NGC 4993 գալակտիկան՝ Երկրից մոտ 130 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա։ Սա աներևակայելի մոտ է, մինչ այժմ գրավիտացիոն ալիքները մեզ են հասել միլիարդավոր լուսային տարիների հեռավորություններից: Այս մոտիկության շնորհիվ մենք կարողացանք լսել նրանց։ Ալիքի աղբյուրը երկու օբյեկտների միաձուլումն էր, որոնց զանգվածը 1,1-ից 1,6 արեգակնային զանգվածի միջակայքում էր. դրանք կարող էին լինել միայն նեյտրոնային աստղեր:
Գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրի տեղայնացում NGC 4993 գալակտիկայում
Ինքնին պոռթկումը «հնչեց» շատ երկար՝ մոտ 100 վայրկյան, վայրկյանի կոտորակ տեւողությամբ պոռթկումներ տվեց։ Զույգ նեյտրոնային աստղերը պտտվում էին ընդհանուր զանգվածի կենտրոնի շուրջ՝ աստիճանաբար կորցնելով էներգիան գրավիտացիոն ալիքների տեսքով և մոտենում։ Երբ նրանց միջև հեռավորությունը կրճատվեց մինչև 300 կմ, գրավիտացիոն ալիքները բավական հզորացան՝ LIGO/Virgo գրավիտացիոն դետեկտորների զգայունության գոտի մտնելու համար: Նեյտրոնային աստղերին հաջողվել է 1,5 հազար պտույտ կատարել միմյանց շուրջ։ Երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման պահին մեկ կոմպակտ օբյեկտի մեջ (նեյտրոնային աստղ կամ սև խոռոչ) տեղի է ունենում գամմա ճառագայթման հզոր բռնկում։
Աստղագետները նման գամմա-ճառագայթների պոռթկումներն անվանում են կարճ գամմա-ճառագայթների պայթյուններ, գամմա-ճառագայթների աստղադիտակները դրանք գրանցում են մոտավորապես շաբաթը մեկ անգամ: Հաղորդվում է, որ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում գամմա-ճառագայթների կարճատև պայթյունը տևել է 1,7 վայրկյան:
Եթե գամմա ճառագայթների երկարատև պայթյունների բնույթն ավելի հասկանալի է (դրանց աղբյուրները գերնոր աստղերի պայթյուններն են), ապա կարճ պոռթկումների աղբյուրների վերաբերյալ կոնսենսուս չի եղել։ Վարկած կար, որ դրանք առաջանում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում։
Այժմ գիտնականներն առաջին անգամ կարողացել են հաստատել այս վարկածը, քանի որ գրավիտացիոն ալիքների շնորհիվ մենք գիտենք միաձուլված բաղադրիչների զանգվածը, ինչը ապացուցում է, որ դրանք նեյտրոնային աստղեր են:
«Մենք տասնամյակներ շարունակ կասկածում էինք, որ գամմա-ճառագայթների կարճ պոռթկումները առաջացնում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլում: Այժմ, այս իրադարձության վերաբերյալ LIGO-ի և Virgo-ի տվյալների շնորհիվ, մենք պատասխան ունենք: Գրավիտացիոն ալիքները մեզ ասում են, որ միաձուլված մարմինները ունեին նեյտրոնին համապատասխան զանգված: աստղերը, և գամմա-ճառագայթների պոռթկումը մեզ ասում է, որ այդ առարկաները դժվար թե լինեն սև խոռոչներ, քանի որ սև խոռոչների բախումը չպետք է ճառագայթում առաջացնի», - ասում է Ջուլի ՄաքԷներին, NASA-ի Գոդարդի Տիեզերական թռիչքների կենտրոնի Fermi ծրագրի ղեկավարը:
Ոսկու և պլատինի աղբյուր
Բացի այդ, աստղագետներն առաջին անգամ միանշանակ հաստատում են ստացել կիլոնային (կամ «մակրոն») բռնկումների գոյության մասին, որոնք մոտ 1 հազար անգամ ավելի հզոր են, քան սովորական նոր բռնկումները։ Տեսաբանները կանխատեսում էին, որ կիլոնովաները կարող են առաջանալ նեյտրոնային աստղերի կամ նեյտրոնային աստղի և սև խոռոչի միաձուլման արդյունքում:
Դրանով սկսվում է ծանր տարրերի սինթեզի գործընթացը՝ հիմնված միջուկների կողմից նեյտրոնների գրավման վրա (r-գործընթաց), որի արդյունքում ծանր տարրերից շատերը՝ ոսկին, պլատինը կամ ուրանը, հայտնվել են Տիեզերքում։
Գիտնականների կարծիքով՝ կիլոնովայի մեկ պայթյունով կարող է հայտնվել հսկայական քանակությամբ ոսկի՝ լուսնի մինչև տասը զանգված։ Առայժմ միայն մեկ անգամ է նկատվել մի իրադարձություն, որը կարող է լինել կիլոնովա պայթյուն։
Այժմ աստղագետներն առաջին անգամ կարողացել են դիտել ոչ միայն կիլոնովայի ծնունդը, այլև նրա «աշխատանքի» արտադրանքը։ Hubble և VLT (Very Large Telescope) աստղադիտակներով ստացված սպեկտրները ցույց են տվել ցեզիումի, տելուրիումի, ոսկու, պլատինի և այլ ծանր տարրերի առկայությունը, որոնք առաջացել են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ։
Բախումից 11 ժամ անց կիլոնովայի ջերմաստիճանը եղել է 8000 աստիճան, իսկ ընդլայնման արագությունը հասել է վայրկյանում մոտ 100000 կիլոմետրի, նշում է N + 1-ը՝ վկայակոչելով Sternberg State Astronomical Institute-ի (GAISh) տվյալները։
ESO-ն հայտնել է, որ դիտարկումը գրեթե կատարելապես համընկել է միաձուլման ժամանակ երկու նեյտրոնային աստղերի վարքագծի կանխատեսման հետ:
«Մինչ այժմ մեր ստացած տվյալները հիանալի կերպով համապատասխանում են տեսությանը: Սա տեսաբանների հաղթանակն է, LIGO և Virgo աստղադիտարանների կողմից գրանցված իրադարձությունների բացարձակ իրականության հաստատումը և ESO-ի ուշագրավ ձեռքբերումը, որը կարողացել է ստանալ: կիլոնովայի նման դիտարկումները»,- ասում է Ստեֆանո Կովինոն՝ Nature Astronomy-ի հոդվածներից մեկի առաջին հեղինակը։
Ահա թե ինչպես են աստղագետները տեսել նեյտրոնային աստղերի բախումը
Գիտնականները դեռևս պատասխան չունեն այն հարցին, թե ինչ է մնում նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից հետո՝ դա կարող է լինել կամ սև խոռոչ, կամ նոր նեյտրոնային աստղ, բացի այդ, լիովին պարզ չէ, թե ինչու է գամմա-ճառագայթների պայթյունը պարզվել: լինել համեմատաբար թույլ.
