A gravitációs hullámok első észlelése a neutroncsillag-becsapódás nyomán a csillagászat új korszakát jelzi

A csillagászat új korszaka kezdődött.

A tudósok most először észlelték mind a gravitációs hullámokat, mind a fényt, amely ugyanabból a kozmikus eseményből származik - ebben az esetben két szupersűrű csillagtest kataklizmás egyesülésében, amelyet neutroncsillagoknak neveznek.



A mérföldkőnek számító felfedezés elindítja a „multimessenger asztrofizika” területét, amely izgalmas új betekintést ígér a kozmoszról - mondta a kutatók. A lelet az első szilárd bizonyítékot is szolgálja arra vonatkozóan, hogy a neutroncsillag-összetörések a világegyetem aranyának, platinájának és más nehéz elemeinek nagy része. [Gravitációs hullámok a Neutron Stars -tól: A felfedezés magyarázata]

Hogyan írják le a kutatók a megállapítást? 'A szuperlatívuszok kudarcot vallnak'-mondta Richard O'Shaughnessy, a Lézerinterferométer Gravitációs Hullám Megfigyelőközpont (LIGO) projekt munkatársa.

'Ez egy átalakulás a csillagászatban' - mondta O'Shaughnessy, aki a Rochesteri Műszaki Intézet Számítási Relativitási és Gravitációs Központjában dolgozik. 'Ez fantasztikus.'

A művész illusztrációja az egyesülő neutroncsillagokról.

A művész illusztrációja az egyesülő neutroncsillagokról.(Kép hitel: Robin Dienel; Carnegie Tudományos Intézet)

Új típusú észlelés

A gravitációs hullámok hullámok a tér-idő szövetében, amelyet hatalmas kozmikus tárgyak gyorsulása generál. Ezek a hullámok fénysebességgel mozognak, de sokkal áthatóbbak; nem szétszóródnak vagy elnyelődnek, mint a fény.

Albert Einstein először a gravitációs hullámok létezését jósolta meg az általános relativitáselméletében, amelyet 1916 -ban publikáltak. De egy évszázadba telt, mire a csillagászok közvetlenül észlelték őket. Ez a mérföldkő 2015 szeptemberében következett be, amikor a LIGO látta a két egyesülő fekete lyuk által kibocsátott gravitációs hullámokat. [Hogyan működnek a gravitációs hullámok (infografika)]

Ez az első lelet három projekt társalapítóját nyerte el a 2017-es fizikai Nobel-díjjal. A LIGO csapata hamarosan további három felfedezést követett, amelyek mindegyike szintén az ütköző fekete lyukakra vezethető vissza.

Az ötödik gravitációs hullám-észlelés-amelyet ma (október 16-án) jelentettek be világszerte tartott sajtótájékoztatókon és számos tudományos folyóiratban-számos újdonság. 2017. augusztus 17-én a LIGO Louisiana és Washington államban található két érzékelője körülbelül 100 másodpercig tartó jelet vett fel-sokkal tovább, mint a másodperc töredéke. fekete lyukak összeolvadása .

„Rögtön úgy tűnt számunkra, hogy a forrás valószínűleg neutroncsillag, a másik áhított forrás, amelyet reméltünk látni - és ígéretes a világnak, amelyet látni fogunk” - mondta David Shoemaker, a LIGO Scientific Collaboration szóvivője és a kutatóintézet vezető kutatója. - nyilatkozta a Massachusettsi Műszaki Intézet Kavli Asztrofizikai és Űrkutató Intézete. [ Hogyan lehet felismerni a gravitációs hullámokat: LIGO egyszerűen megmagyarázva (videó) ]

Valójában a LIGO csapat számításai azt sugallják, hogy az ütköző objektumok mindegyike a Nap tömegének 1,1 és 1,6-szorosa között helyezkedik el, és mindkét tárgyat tömeg szerint neutroncsillag területre helyezi. (A többi észlelt jelért felelős egyesülő fekete lyukak mindegyike tucatnyi naptömeget tartalmazott.)

Neutron csillagok , a szupernóva -robbanásokban meghalt hatalmas csillagok összeomlott maradványai a világegyetem legexotikusabb objektumai.

'A lehető legközelebb vannak a fekete lyukhoz, anélkül, hogy ténylegesen fekete lyuk lenne' - mondta Tony Piro elméleti asztrofizikus, a Kaliforniai Pasadena -i Carnegie Tudományos Intézet megfigyelőközpontja. 'Csak egy teáskanálnyi neutroncsillag annyit nyom, mint a Föld összes embere együttvéve.'

Jobbra: A 2017. augusztus 17-én, a Chile-i Las Campanas Obszervatórium Swope-távcsövével készített képen látható az NGC 4993 galaxis neutroncsillag-összeolvadása által generált fényforrás. Bal: Ezen a fényképen, április 28-án 2017 -ben a Hubble űrtávcsővel a neutroncsillagok egyesülése nem történt meg, és az SSS17a néven ismert fényforrás nem látható.

Jobbra: A 2017. augusztus 17-én, a Chile-i Las Campanas Obszervatórium Swope-távcsövével készített képen látható az NGC 4993 galaxis neutroncsillag-összeolvadása által generált fényforrás. Bal: Ezen a fényképen, április 28-án 2017 -ben a Hubble űrtávcsővel a neutroncsillagok egyesülése nem történt meg, és az SSS17a néven ismert fényforrás nem látható.(Kép jóváírása: D.A. Coulter et al.)

Csapatmunka

A Szűz gravitációs hullámú detektor Pisa közelében, Olaszországban is felvette a jelet az augusztus 17-i eseményből, amelyet GW170817 névre kereszteltek (az előfordulás dátumára). A NASA Fermi gammasugár űrteleszkópja pedig nagyjából egy időben észlelte a gamma-sugarak kitörését-a fény legnagyobb energiájú fényformáját-, amelyek ugyanabból az általános helyről érkeztek. [Videó útmutató a felfedezéshez]

Mindezek az információk lehetővé tették a kutatók számára, hogy a jel forrását a déli égbolt egy kis foltjára kövessék. A felfedezőcsapat tagjai továbbították ezt az információt a kollégáknak szerte a világon, és arra kérték őket, hogy keressék meg ezt a foltot földi és űralapú távcsövekkel.

Ez a csapatmunka hamar meghozta gyümölcsét. Néhány órával a gravitációs hullámok észlelése után Piro és munkatársai a chilei Las Campanas Obszervatórium teleszkópjával észlelték a megfelelő optikai fényforrást, amely körülbelül 130 millió fényévre van a Földtől.

'Élénk-kék fényforrást láttunk a közeli galaxisban-először figyeltek meg egy neutroncsillag-összeolvadás izzó törmelékét'-mondta Josh Simon, a Carnegie Observatories munkatársa. - Határozottan izgalmas pillanat volt.

Majd körülbelül egy órával később a szintén chilei Gemini South távcsövet használó kutatók ugyanazt a forrást észlelték infravörös fényben. Más csapatok, amelyek különféle műszereket használtak, hamarosan tanulmányozták a forrást az elektromágneses spektrumban, a rádiótól a röntgenhullámokig.

Ez a munka feltárta, hogy a megfigyelt fény egy része nehéz elemek, például arany és urán radioaktív izzása volt, amelyek a két neutroncsillag ütközésekor keletkeztek.

Ez nagy dolog. A tudósok már ismerték a könnyebb elemek eredetét - a legtöbb hidrogén és hélium az ősrobbanás során keletkezett, más elemek pedig egészen a vasig a csillagok nukleáris fúziós folyamatai által jönnek létre -, de a nehéz anyagok eredetét nem sikerült jól megérteni. [ Az ősrobbanás mostanáig: 10 egyszerű lépés ]

„Megmutattuk, hogy a periódusos rendszer legnehezebb elemei, amelyek eredetét a mai napig rejtély borította, a neutroncsillagok egyesülésében készülnek”-mondta Edo Berger, a Cambridge-i Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ (CfA) munkatársa, Massachusetts - áll a közleményben. Berger vezet egy csapatot, amely a chilei Cerro Tololo Amerikai Inter-Observatory Sötét Energia Kamera segítségével tanulmányozta az eseményt.

„Minden egyesülés több, mint a Föld tömege nemesfémeket, például aranyat és platinát képes előállítani, valamint a mobiltelefonjainkban megtalálható ritka elemeket” - tette hozzá Berger.

Valójában a GW170817 valószínűleg körülbelül 10 földtömegnyi aranyat és uránt állított elő, mondták a kutatók.

Sokkal több jön

A GW170817 részletes vizsgálata más fontos meglátásokat is feltárt.

Ez a munka például megmutatta, hogy a gravitációs hullámok valóban mozognak a fénysebesség , ahogy az elmélet megjósolja. (A Fermi űrteleszkóp mindössze 2 másodperccel a gravitációs hullám jelének befejezése után észlelte a gammasugár kitörését.) És a csillagászok most egy kicsit többet tudnak a neutroncsillagokról.

'Vannak olyan típusú dolgok, amelyekből neutroncsillagok készülhetnek, és amelyekben biztosak vagyunk, hogy nem, mert nem fanyalogtak ennyit' az egyesülés során - mondta O'Shaughnessy a demokratija.eu -nak.

De a GW170817 csak a kezdet. Például az ilyen „multimessenger” megfigyelések egy másik módot kínálnak az égitesttől való távolság kalibrálására - mondta a CfA munkatársa, Avi Loeb, aki a Harvard Egyetem csillagászati ​​tanszékének elnöke is.

Az ilyen mérések elméletileg segíthetnének a tudósoknak végre az univerzum tágulásának ütemében. A Hubble -állandó néven ismert érték becslései attól függően változnak, hogy a szupernóva -robbanások vagy a kozmikus mikrohullámú háttér (az ősrobbanásból megmaradt ősi fény) megfigyelései alapján számították -e ki - mondta Loeb, aki nem vett részt az bejelentette a felfedezést.

„Itt van egy másik nyitott út, amely korábban nem volt elérhető” - mondta a demokratija.eu -nak.

Sok más ilyen út is megnyílik, hangsúlyozta O'Shaughnessy, és hogy hová vezethetnek, azt mindenki találgatja.

'Azt hiszem, talán a legizgalmasabb az egészben az, hogy ez a kezdet' - mondta O'Shaughnessy az új felfedezésről. 'Ez visszaállítja a táblát arra, hogy a csillagászat hogyan fog kinézni az elkövetkező években, most, hogy többféle módunk van egyidejűleg egy átmeneti és erőszakos univerzum felderítésére.'

Kövesse Mike Wallot a Twitteren @michaeldwall és Google+ . Kövess minket @Spacedotcom , Facebook vagy Google+ . Eredetileg közzétéve demokratija.eu .