Πίσω τον Μάρτιο, οι αστρονόμοι επισήμαναν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble σε ένα μακρινό σημείο στο διάστημα όπου δύο αστέρια νετρονίων είχαν συγκρουστεί. Χρησιμοποιώντας το γιγαντιαίο μάτι του Hubble, κοίταζαν σε αυτό το μακρινό σημείο για 7 ώρες, 28 λεπτά και 32 δευτερόλεπτα κατά τη διάρκεια των έξι από τις τροχιές του τηλεσκοπίου γύρω από τη Γη. Ήταν η μακρύτερη έκθεση που έγινε ποτέ από τον τόπο σύγκρουσης, που οι αστρονόμοι αποκαλούν την "βαθύτερη" εικόνα. Αλλά η βολή τους, που έγινε περισσότερο από 19 μήνες μετά το φως από τη σύγκρουση που έφτασε στη Γη, δεν έλαβε υπολείμματα της συγκέντρωσης νετρονίων-αστέρα. Και αυτά είναι εξαιρετικά νέα.
Αυτή η ιστορία ξεκίνησε με μια ταλάντωση στις 17 Αυγούστου 2017. Ένα βαρυτικό κύμα, έχοντας ταξιδέψει 130 εκατομμύρια έτη φωτός σε όλο το διάστημα, έσκαψε τα λέιζερ στο παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO), το ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων που εκτείνεται σφαίρα. Το σήμα αυτό ακολούθησε ένα μοτίβο, το οποίο έλεγε στους ερευνητές ότι ήταν το αποτέλεσμα της συγχώνευσης δύο αστέρων άστρων - η πρώτη συγκέντρωση νετρονίων-αστέρα που εντοπίστηκε ποτέ. Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων δεν μπορούν να μάθουν σε ποια κατεύθυνση προέρχεται ένα κύμα, αλλά μόλις έφτασε το σήμα, οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο έτρεξαν σε δράση, κυνηγώντας το νυχτερινό ουρανό για την πηγή της έκρηξης. Σύντομα το βρήκαν: ένα σημείο στις παρυφές ενός γαλαξία, γνωστό ως NGC4993, είχε ανάψει με την «κιλονόβα» της σύγκρουσης - μια τεράστια έκρηξη που φτάνει γρήγορα να καταστρέφει το ραδιενεργό υλικό στο διάστημα σε μια λαμπρή απεικόνιση του φωτός.
Λίγες εβδομάδες αργότερα, το NGC4993 πέρασε πίσω από τον ήλιο και δεν εμφανίστηκε πάλι μέχρι περίπου 100 ημέρες μετά το πρώτο σημάδι της σύγκρουσης. Σε εκείνο το σημείο, η κιλονόβα είχε ξεθωριάσει, αποκαλύπτοντας την «μεταγενέστερη» απόρροια της συγχώνευσης νετρονίων-αστέρα - ένα πιο αδύναμο αλλά πιο μακροχρόνιο φαινόμενο. Από το Δεκέμβριο του 2017 έως το Δεκέμβριο του 2018, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το Hubble για να παρατηρήσουν την afterglow 10 φορές καθώς σιγά-σιγά ξεθωριάσει. Αυτή η τελευταία εικόνα, ωστόσο, που δεν εμφανίζει ορατή μετά την ανάφλεξη ή άλλα σημάδια της σύγκρουσης, θα μπορούσε να είναι η πιο σημαντική ακόμα.
"Ήμασταν σε θέση να δημιουργήσουμε μια πραγματικά ακριβή εικόνα και μας βοήθησε να κοιτάξουμε πίσω στις 10 προηγούμενες εικόνες και να δημιουργήσουμε μια πραγματικά ακριβή χρονολογική σειρά", δήλωσε ο Wen-fai Fong, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Northwestern, ο οποίος οδήγησε αυτή την τελευταία προσπάθεια απεικόνισης.
Αυτή η "χρονοσειρά" ανέρχεται σε 10 ξεκάθαρα πλάνα της μεταγενέστερης εμφάνισης που εξελίσσεται με την πάροδο του χρόνου. Η τελευταία εικόνα της σειράς, που δείχνει ότι το σημείο στο διάστημα χωρίς καμία μεταγενέστερη ροή, τους επέτρεψε να επιστρέψουν στις προηγούμενες εικόνες και να αφαιρέσουν το φως από όλα τα γύρω αστέρια. Με όλο αυτό το φως του αστεριού αφαιρεθεί, οι ερευνητές έμειναν με άνευ προηγουμένου, εξαιρετικά λεπτομερείς εικόνες του σχήματος και της εξέλιξης της μετά τη λάμψη με την πάροδο του χρόνου.
Η εικόνα που προέκυψε δεν μοιάζει με τίποτα που θα δούμε αν κοιτάξαμε προς τα πάνω στο νυχτερινό ουρανό με τα μάτια μας, ο Φονγκ είπε στη Live Science.
"Όταν δύο αστέρια νετρονίων συνενώνονται, σχηματίζουν κάποιο βαρύ αντικείμενο - είτε ένα τεράστιο αστέρι νετρονίων είτε μια ελαφριά μαύρη τρύπα - και γυρίζουν πολύ γρήγορα και το υλικό εκτοξεύεται κατά μήκος των πόλων", είπε.
Αυτό το υλικό ξεκινάει με ταχύτητες φουσκάλες σε δύο στήλες, μία προς τα πάνω από τον νότιο πόλο και μία από το βορρά, είπε. Καθώς απομακρύνεται από τη θέση σύγκρουσης, χτυπάει πάνω από τη σκόνη και άλλα διαστρωματικά θραύσματα χώρου, μεταφέροντας κάποια από την κινητική της ενέργεια και κάνοντας αυτό το διαστρικό υλικό να λάμψει. Οι ενεχόμενες ενέργειες είναι έντονες, είπε ο Fong. Εάν αυτό συνέβαινε στο ηλιακό μας σύστημα, θα έλειπε πολύ ο ήλιος μας.
Πολλά από αυτά ήταν ήδη γνωστά από τις προηγούμενες θεωρητικές μελέτες και τις παρατηρήσεις του afterglow, αλλά η πραγματική σημασία του έργου του Fong στους αστρονόμους είναι ότι αποκαλύπτει το πλαίσιο στο οποίο συνέβη η αρχική σύγκρουση.
"Αυτό είναι ένα ωραίο έργο που δείχνει αυτό που είχαμε υποψιαστεί στη δουλειά μας από προηγούμενες παρατηρήσεις του Hubble", δήλωσε ο Joseph Lyman, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Warwick στην Αγγλία, ο οποίος οδήγησε σε μια προηγούμενη μελέτη του afterglow. "Το δυαδικό αστέρι νετρονίων δεν συγχωνεύθηκε μέσα σε ένα σφαιρικό σμήνος".
Τα σφαιρικά σμήνη είναι περιοχές πυκνού χώρου με αστέρια, ο Lyman, ο οποίος δεν συμμετείχε στη νέα προσπάθεια, είπε στη Live Science. Τα αστέρια των νετρονίων είναι σπάνια και τα δυαδικά αρχεία νετρονίων ή τα ζευγάρια αστρίων νετρονίων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από το άλλο, είναι ακόμη πιο σπάνια. Αρχικά, οι αστρονόμοι είχαν υποψιαστεί ότι οι συγχωνεύσεις δυαδικών ψηφίων νετρονίων θα ήταν πιθανότατα να εμφανιστούν σε περιοχές του χώρου όπου τα αστέρια ήταν σφιχτά συγκεντρωμένα και ταλαντεύονται ο ένας δίπλα στο άλλο άγρια. Ο Lyman και οι συνάδελφοί του, αναλύοντας τα παλαιότερα δεδομένα του Hubble, έδειξαν κάποια στοιχεία που ίσως δεν συμβαίνουν. Η εικόνα του Fong έδειξε ότι δεν υπάρχει σφαιροειδές σύμπλεγμα, το οποίο φαίνεται να επιβεβαιώνει ότι, τουλάχιστον σε αυτή την περίπτωση, μια σύγκρουση νετρονίων-αστέρων δεν χρειάζεται να σχηματιστεί ένα πυκνό σύμπλεγμα αστέρι.
Ένας σημαντικός λόγος για να μελετήσουμε αυτές τις afterglows, δήλωσε ο Fong, είναι ότι μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε μικρές εκρήξεις ακτίνων γ - μυστηριώδεις εκρήξεις ακτίνων γάμμα που μερικές φορές οι αστρονόμοι εντοπίζουν στο διάστημα.
«Πιστεύουμε ότι αυτές οι εκρήξεις μπορεί να είναι δύο αστέρες νετρονίων που συγχωνεύονται», είπε.
Η διαφορά σε αυτές τις περιπτώσεις (πάνω από τους αστρονόμους που δεν ανιχνεύουν βαρυτικά κύματα που θα επιβεβαιώνουν τη φύση τους) είναι η γωνία των συγχωνεύσεων στη Γη.
Η Γη είχε μια πλάγια όψη της απότομης ροής αυτής της συγχώνευσης, δήλωσε ο Φονγκ. Έχουμε να δούμε το φως να ανέβει και στη συνέχεια να εξασθενίσει με την πάροδο του χρόνου.
Αλλά όταν συμβαίνουν μικρές εκρήξεις ακτίνων γάμμα, είπε: "Είναι σαν να κοιτάς κάτω από το βαρέλι της φωτιάς."
Ένα από τα πίδακα της διαφυγής ύλης σε αυτές τις περιπτώσεις, είπε, είναι στραμμένο στη Γη. Επομένως, βλέπουμε πρώτα το φως από τα ταχύτερα κινούμενα σωματίδια, ταξιδεύοντας σε ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός, σαν ένα σύντομο φλας ακτίνων γάμμα. Στη συνέχεια, το σημείο του φωτός θα εξασθενίσει σιγά σιγά, καθώς τα αργότερα κινούμενα σωματίδια φτάνουν στη Γη και γίνονται ορατά.
Αυτό το νέο έγγραφο, που θα δημοσιευθεί στην Astrophysical Journal Letters, δεν επιβεβαιώνει αυτή τη θεωρία. Αλλά προσφέρει στους ερευνητές περισσότερα υλικά από ό, τι προηγουμένως, για να μελετήσουν την απόσβεση των νετρονίων-αστέρων.
"Είναι μια καλή διαφήμιση για τη σημασία του Hubble για την κατανόηση αυτών των εξαιρετικά εξασθενημένων συστημάτων", δήλωσε ο Lyman, και δίνει ενδείξεις σχετικά με τις περαιτέρω δυνατότητες που θα επιτρέψει ο "ο μαζικός διάδοχος του Hubble που πρόκειται να αναπτυχθεί το 2021 .
Σημείωση του συντάκτη: Αυτή η ιστορία διορθώθηκε στις 12:20 μ.μ. EST την Παρασκευή 13 Σεπτεμβρίου για να καταργήσει μια δήλωση ότι καμία ακτινοβολία γάμμα δεν είχε ποτέ συνδεθεί άμεσα με μια συγκέντρωση αστέρων νετρονίων. Ένα ελαφρύ ντους των ακτίνων γάμμα συνδέθηκε με τη συγχώνευση GW170817.
