Петото по ред регистриране на гравитационни вълни (GW), по мнение на експерти, се превръща в началото на нова ера в астрономията. На 17 август 2017 година колаборациите LIGO и VIRGO са регистрирали сливането на неутронни звезди – нещо, което за пръв път се случва в историята. Експертите незабавно са уведомили всички обсерватории по света. Само за часове – също за пръв път в историята на регистрираните GW – телескопите по цял свят започват да изучават явлението.
Наблюдаваното събитие е каталогизирано като GW170817 и се случва в галактиката NGC 4993, която се намира на 130 милиона светлинни години от Земята. Сигналът от гравитационните вълни е най-мощният от досега регистрираните и продължава над 100 секунди; регистрирано е и мощно излъчване на гама-лъчи (GRBs), с което е налице и първото доказателство, че GRBs са следствие от сблъскването на неутронни звезди. Освен другото, това е и най-солидното доказателство, че сливането на неутронни „зверове“ е отговорно за синтеза на най-тежките химически елементи във Вселената, като златото и платината.
Значимостта на новото наблюдение е трудно да бъде изразено. Мащабите на хора и апаратура, включени в осъществяването му, са впечатляващи. Дузина публикации в най-реномираните научни списания, като Nature, Nature Astronomy, Astrophysical Journal Letter, Science и Physical Review Letters, също го правят „трошач на рекорди“. Участие в работата и анализите вземат над 45 000 автори – около 35% от всички астрономи по света в момента; в наблюденията са включени повече от 70 обсерватории, което в крайна сметка спомага да бъде извършено епохалното откритие.
Д-р Вики Калогър, един от най-старшите астрофизици в колаборацията LIGO, обяснява така наблюдаваното явление: „Вече разполагаме не само с регистриране на сливането, но и с наблюдение на сближаването към колизията на двете неутронни звезди, извършвано в спираловиден „смъртоносен танц“. Сигналът, който регистрирахме на 17 август, е най-мощният сигнал от гравитационни вълни, регистриран до момента. Продължи над 100 секунди. И съвсем отчетливо регистрирахме спираловидното движение, преди сливането на звездите. Това ни позволи да измерим доста точно масите на телата“.
Измерванията показват, че сливащите се неутронни звезди са с маси между един-два пъти масата на Слънцето; след сливането им се е образувам обект, чиято маса е между 2-3 маси на Слънцето. Теоретичните модели предполагат, че резултатът от сливането на неутронни звезди следва да е появата на черна дупка, но засега учените не са в състояние да определят, дали в конкретния случай се е получила нова неутронна звезда или черна дупка.
Самото регистриране на гравитационните вълни е достатъчно значимо събитие, но фактът, че астрономите са успели да открият източника на явлението и да го наблюдават с оптични телескопи, превръща настоящото наблюдение в много значим за астрономията момент. Наблюдение, което ще има много важни последици в бъдещето.
“На 17 август получихме съобщение, че с голяма доза сигурност е регистрирано сливане на неутронни звезди. Много бързо установихме, че е възможно да опитаме да осъществим визуални наблюдения, като използваме обсерваторията в Чили“, казва д-р Мария Дроут, експерт от екипа на „Хъбъл“ от обсерваторията „Карнеги“.
Заедно с колегите си, д-р Дроут, както и много още астрономи по цял свят, разглеждат сегмента в небесата за потенциалните източници на събитието GW170817, за което им съобщават от колаборациите LIGO и VIRGO. Макар и не много голям, предполагаемият регион съдържа множество галактики.
„С колегите изработихме списък от сто галактики, които да наблюдаваме през онази лятна нощ. И „чудото“ се случи – новият източник беше открит в деветата от галактиките от списъка ни“, пояснява д-р Дроут.
„Използвайки всички възможни телескопи, за да наблюдаваме обекта, можем да го видим в „различни светлини“, което пък ни разказва много за физичните му характеристики. Изглеждаше като нещо съвсем младо: много-много млад, нов, горещ обект. Така че, това или беше източникът, който търсим, или нещо друго, което току-що е избухнало“.
Става ясно, че обектът наистина е източникът на регистрираните гравитационни вълни. Благодарение на потвърждението, и с помощта на много обсерватории по света и в космическото пространство, астрофизиците са успели да научат много от детайлите на събитието.
„С подобна точна локализация имаме възможността да разберем в коя галактика и точно къде в нея се е случило събитието. Веднъж като разполагаме с една от дължините на вълните, можем да претърсим целия спектър – от радио до рентгеновите излъчвания“, пояснява д-р Рафаела Маргути от Северозападния университет.
Източникът се променя много бързо в сравнение с други космически експлозии. Например, охлаждането му протича само за няколко дни, докато същият процес при избухването на свръхнови звезди може да отнеме седмици или месеци. Наблюденията във видимия диапазон показва още, че при сливането са синтезирани много тежки елементи. Механизмът на „производството“ им, наречен r-процес, изисква толкова огромни количества енергия, че само катаклизми като разрушаването на неутронни звезди може да доведе до синтеза им. И в случая, по всичко личи, че се касае точно за такова явление.
Но и това не са всички нови данни, които учените са успели да съберат. Те са научили още детайли за крайното сливане на обектите. Сливането е породило много тясна, високоенергийна реактивна струя, която нормално би останала невидима за нас, понеже не е насочена по посока на Земята, но след около 10 дни струята се „разтваря“ и става достъпна за наблюдение едновременно в рентгеновия и радио диапазона. Такова явление преди не е наблюдавано и от него експертите черпят много нова информация.
Източникът показва още, че сливането на неутронните звезди е отговорно за излъчването на гама-лъчи. Обсерваторията Swift е регистрирала емисия от гама-лъчене по същото време, когато са регистрирани гравитационните вълни. Лъченето е 1000 пъти по-мощно, отколкото типичното за обикновена нова звезда. От десетилетия астрономите предполагат, че взаимодействията между неутронни звезди са причина за подобен род събития, и въпреки че в случая не се касае за класически GRB, също може да се научи много за тези явления.
„Сега за пръв път на практика решаваме загадката на гравитационните вълни. Това е странно, краткотрайно гама-лъчене. То е малко слабо и е най-близкото, което сме наблюдавали досега. Дали е типично? Не знаем. Така че, отново се появяват още въпроси, на които трябва да търсим отговори“, казва д-р Калогър.
Двете обсерватории от колаборацията LIGO – в Луизиана и Вашингтон, САЩ – и обсерваторията VIRGO в Италия, в момента са изключени и преминават през нови процедури по настройките. Ще бъдат пуснати в работен режим отново към края на 2018 година. И тогава наблюдения като това, за което днес съобщиха експертите, може да се превърнат в нормална практика за астрофизиката.
Поставено е началото на епохата на гравитационната и електромагнитна астрономия.
0 коментара:
Публикуване на коментар