Πριν από περίπου 130 εκατομμύρια χρόνια, σε έναν γαλαξία πολύ μακριά, δύο αστέρια νετρονίων συγκρούστηκαν. Αυτό το γεγονός είναι τώρα η 5η παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων από το Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) και τη συνεργασία της Παρθένου, και η πρώτη ανίχνευση που δεν προκλήθηκε από τη σύγκρουση δύο μαύρων οπών.
Αλλά αυτό το γεγονός - που ονομάζεται kilonova - παρήγαγε και κάτι άλλο: φως, σε πολλά μήκη κύματος.
Για πρώτη φορά στην ιστορία, ένα αστρονομικό φαινόμενο παρατηρήθηκε πρώτα μέσω βαρυτικών κυμάτων και στη συνέχεια παρατηρήθηκε με τηλεσκόπια. Σε μια απίστευτα συνεργατική προσπάθεια, περισσότεροι από 3.500 αστρονόμοι χρησιμοποίησαν 100 όργανα σε πάνω από 70 τηλεσκόπια σε όλο τον κόσμο και στο διάστημα συνεργάστηκαν με φυσικούς από τη συνεργασία LIGO και Virgo.
Οι επιστήμονες το αποκαλούν «αστρονομία πολλαπλών επιβατών».
«Μαζί, όλες αυτές οι παρατηρήσεις είναι μεγαλύτερες από το άθροισμα των μερών τους», δήλωσε η Laura Cadonati, αναπληρωτής εκπρόσωπος της LIGO σε ενημέρωση σήμερα. «Μαθαίνουμε τώρα για τη φυσική του σύμπαντος, για τα στοιχεία από τα οποία είμαστε φτιαγμένοι, με τρόπο που κανείς δεν έχει κάνει ποτέ πριν».
«Θα μας δώσει πληροφορίες για το πώς λειτουργούν οι εκρήξεις σουπερνόβα, πώς δημιουργούνται χρυσά και άλλα βαριά στοιχεία, πώς λειτουργούν οι πυρήνες στο σώμα μας και ακόμη και πόσο γρήγορα επεκτείνεται το σύμπαν», δήλωσε η Manuela Campanelli, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ. «Η αστρονομία πολλαπλών επιβατών δείχνει πώς μπορούμε να συνδυάσουμε τον παλιό τρόπο με το νέο. Έχει αλλάξει τον τρόπο που γίνεται η αστρονομία. "
Τα αστέρια νετρονίων είναι οι θρυμματισμένοι πυρήνες των τεράστιων αστεριών που είχαν ήδη εκραγεί ως σουπερνόβα. Τα δύο αστέρια, που βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο σε έναν γαλαξία που ονομάζεται NGC 4993, ξεκίνησαν μεταξύ 8-20 φορές τη μάζα του ήλιου μας. Στη συνέχεια, με τα σουπερνόβα τους, το καθένα συμπυκνώθηκε σε διάμετρο περίπου 10 μιλίων, το μέγεθος μιας πόλης. Αυτά είναι αστέρια αποτελούμενα εξ ολοκλήρου από νετρόνια και βρίσκονται ανάμεσα σε κανονικά αστέρια και μαύρες τρύπες σε μέγεθος και πυκνότητα - μόνο ένα κουταλάκι του γλυκού υλικό αστεριού νετρονίων θα ζυγίζει 1 δισεκατομμύριο τόνους.
Γύρισαν ο ένας τον άλλον σε έναν κοσμικό χορό έως ότου η αμοιβαία βαρύτητά τους τους έκανε να συγκρουστούν. Αυτή η σύγκρουση παρήγαγε μια βολίδα αστρονομικών διαστάσεων και οι επιπτώσεις αυτού του γεγονότος έφτασαν στη Γη 130 εκατομμύρια χρόνια αργότερα.
«Ενώ αυτό το γεγονός έλαβε χώρα πριν από 130 εκατομμύρια χρόνια, ανακαλύψαμε μόνο αυτό στη Γη στις 17 Αυγούστου 2017, λίγο πριν από την έκλειψη», δήλωσε ο Andy Howell από το Παρατηρητήριο Las Cumbres, μιλώντας σε συνέντευξη Τύπου σήμερα. "Κρατάμε αυτό το μυστικό όλη την ώρα και πρόκειται να αποτυχίσουμε!"
Στις 8:41 π.μ. EDT, ο LIGO και ο Παρθένος ένιωσαν τον πρώιμο τρόμο των κυματισμών του χωροχρόνου, των βαρυτικών κυμάτων. Μόλις δύο δευτερόλεπτα αργότερα, ένα φωτεινό φλας ακτίνων γάμμα ανιχνεύτηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi της NASA. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να εντοπίσουν γρήγορα την κατεύθυνση από την οποία προέρχονταν τα κύματα.
Ειδοποιημένος από ένα τηλεγράφημα αστρονόμων, χιλιάδες αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο έκαναν προσπάθειες για να κάνουν παρατηρήσεις και να αρχίσουν να συλλέγουν πρόσθετα δεδομένα από τη συγκέντρωση αστεριών νετρονίων.
Αυτό το κινούμενο σχέδιο δείχνει πώς τα LIGO, Virgo και διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια μεγεθύνονται στη θέση των βαρυτικών κυμάτων που ανιχνεύθηκαν στις 17 Αυγούστου 2017 από τους LIGO και Virgo. Συνδυάζοντας δεδομένα από τις διαστημικές αποστολές Fermi και Integral με δεδομένα LIGO και Virgo, οι επιστήμονες μπόρεσαν να περιορίσουν την πηγή των κυμάτων σε ένα επίθεμα ουρανού 30 τετραγωνικών βαθμών. Τα τηλεσκόπια με ορατό φως έψαξαν έναν μεγάλο αριθμό γαλαξιών σε αυτήν την περιοχή, αποκαλύπτοντας τελικά ότι το NGC 4993 είναι η πηγή βαρυτικών κυμάτων. (Αυτή η εκδήλωση ορίστηκε αργότερα ως GW170817.)
«Αυτή η εκδήλωση έχει τον πιο ακριβή εντοπισμό ουρανού από όλα τα βαρυτικά κύματα που έχουν ανιχνευτεί μέχρι στιγμής», δήλωσε σε δήλωση ο Jo van den Brand, εκπρόσωπος της συνεργασίας της Παρθένου. "Αυτή η ακρίβεια ρεκόρ επέτρεψε στους αστρονόμους να πραγματοποιήσουν παρατηρήσεις παρακολούθησης που οδήγησαν σε πληθώρα εκπληκτικών αποτελεσμάτων."
Αυτό παρέχει την πρώτη πραγματική απόδειξη ότι το φως και τα κύματα βαρύτητας ταξιδεύουν με τις ίδιες ταχύτητες - κοντά στην ταχύτητα του φωτός - όπως προέβλεπε ο Αϊνστάιν.
Συμμετείχαν παρατηρητήρια από τα πολύ μικρά έως τα πιο γνωστά, κάνοντας γρήγορα παρατηρήσεις. Ενώ ήταν φωτεινό στην αρχή, το συμβάν ξεθωριάστηκε σε λιγότερο από 6 ημέρες. Ο Χάουελ είπε ότι το παρατηρούμενο φως ήταν 2 εκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο κατά τη διάρκεια των πρώτων ωρών, αλλά στη συνέχεια εξασθένισε σε λίγες μέρες.
Η κάμερα Dark Energy (DECam), η οποία είναι τοποθετημένη στο τηλεσκόπιο Blanco 4 μέτρων στο Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo στις Χιλιές Άνδεις ήταν ένα από τα όργανα που βοήθησαν στον εντοπισμό της πηγής της εκδήλωσης.
«Η πρόκληση που αντιμετωπίζουμε κάθε φορά που η συνεργασία LIGO εκδίδει μια νέα σκανδάλη παρατήρησης είναι πώς ψάχνουμε για μια πηγή που εξασθενεί γρήγορα, ήταν πιθανώς λιποθυμία στην αρχή και βρίσκεται κάπου εκεί», δήλωσε ο Marcelle Soares-Santos , από το Πανεπιστήμιο Brandeis κατά την ενημέρωση. Είναι η πρώτη συγγραφέας στο χαρτί που περιγράφει το οπτικό σήμα που σχετίζεται με τα βαρυτικά κύματα. «Είναι η κλασική πρόκληση να βρεις μια βελόνα σε μια άχυρα με την πρόσθετη επιπλοκή ότι η βελόνα είναι πολύ μακριά και η άχυρα κινείται.»
Με το DECam, κατάφεραν γρήγορα να προσδιορίσουν τον γαλαξία προέλευσης και να αποκλείσουν 1.500 άλλους υποψηφίους που ήταν παρόντες σε αυτό το άχυρο.
«Τα πράγματα που μοιάζουν με αυτές τις« βελόνες »είναι πολύ κοινά, οπότε πρέπει να βεβαιωθούμε ότι έχουμε το σωστό. Σήμερα, είμαστε σίγουροι ότι έχουμε », πρόσθεσε ο Soares-Santos.
Στο πολύ μικρό τμήμα, ένα μικρό ρομποτικό τηλεσκόπιο 16 ιντσών που ονομάζεται PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - το οποίο περιέγραψε ο αστρονόμος David Sand από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα στο η πηγή. Ο Sand είπε ότι αυτό αποδεικνύει ότι ακόμη και τα μικρά τηλεσκόπια μπορούν να παίξουν ένα ρολό στην αστρονομία πολλαπλών επιβατών.
Το γνωστό διευθύνεται από το Hubble και πολλά άλλα διαστημικά παρατηρητήρια της NASA και ESA, όπως οι αποστολές Swift, Chandra και Spitzer. Ο Χαμπλ κατέγραψε εικόνες του γαλαξία σε ορατό και υπέρυθρο φως, μάρτυρας ενός νέου φωτεινού αντικειμένου μέσα στο NGC 4993 που ήταν φωτεινότερο από ένα nova αλλά πιο αμυδρό από ένα supernova. Οι εικόνες έδειξαν ότι το αντικείμενο εξασθένισε αισθητά τις έξι ημέρες των παρατηρήσεων του Χαμπλ. Χρησιμοποιώντας τις φασματοσκοπικές δυνατότητες του Hubble, οι ομάδες βρήκαν επίσης ενδείξεις ότι το kilonova εξήχθη από υλικό τόσο γρήγορα όσο το ένα πέμπτο της ταχύτητας του φωτός.
«Αυτό είναι ένα παιχνίδι αλλαγής για την αστροφυσική», είπε ο Howell. «Εκατό χρόνια αφότου ο Αϊνστάιν θεωρούσε τα βαρυτικά κύματα, τα έχουμε δει και τα εντοπίσουμε πίσω στην πηγή τους για να βρούμε μια έκρηξη με νέα φυσική του είδους που ονειρευόμασταν μόνο πριν.»
Ακολουθούν μερικές πληροφορίες που δημιουργήθηκε από αυτό το μεμονωμένο συμβάν, χρησιμοποιώντας την αστρονομία πολλαπλών επιβατών:
* Ακτίνες γάμμα: Αυτές οι λάμψεις φωτός συνδέονται πλέον οριστικά με τη συγχώνευση των αστεριών νετρονίων και θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς λειτουργούν οι εκρήξεις σουπερνόβα, εξήγησε ο Richard O'Shaughnessy, επίσης από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ και μέλος της ομάδας LIGO. «Οι αρχικές μετρήσεις ακτίνων γάμμα, σε συνδυασμό με την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, επιβεβαιώνουν περαιτέρω τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία προβλέπει ότι τα κύματα βαρύτητας θα πρέπει να ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός», είπε.
* Η πηγή χρυσού και πλατίνας«Αυτές οι παρατηρήσεις αποκαλύπτουν τα άμεσα δακτυλικά αποτυπώματα των βαρύτερων στοιχείων του περιοδικού πίνακα», δήλωσε ο Έντο Μπέργκερ, από το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ Σμιθσόν, μιλώντας στην ενημέρωση. «Η σύγκρουση των δύο άστρων νετρονίων παρήγαγε 10 φορές μάζα της Γης μόνο σε χρυσό και πλατίνα. Σκεφτείτε πώς καθώς αυτά τα υλικά πετούν έξω από αυτό το γεγονός, τελικά συνδυάζονται με άλλα στοιχεία για να σχηματίσουν αστέρια, πλανήτες, ζωή ... και κοσμήματα. "
Ο Μπέργκερ πρόσθεσε κάτι άλλο για να σκεφτεί: οι αρχικές εκρήξεις σουπερνόβα αυτών των αστεριών παρήγαγαν όλα τα βαριά στοιχεία μέχρι το σίδηρο και το νικέλιο. Στη συνέχεια, στο kilonova σε αυτό το ένα σύστημα, μπορούμε να δούμε την πλήρη ιστορία του πώς δημιουργήθηκε ο περιοδικός πίνακας των βαριών στοιχείων.
Ο Howell είπε ότι όταν χωρίζεις τις υπογραφές των βαριών στοιχείων σε ένα φάσμα, δημιουργείς ένα ουράνιο τόξο. «Άρα υπήρχε ένα δοχείο χρυσού στο τέλος του ουράνιου τόξου, τουλάχιστον ένα κιλόνο ουράνιο τόξο», αστειεύτηκε.
* Πυρηνική φυσική αστρονομία: "Τελικά, περισσότερες παρατηρήσεις όπως αυτή η ανακάλυψη θα μας πουν πώς λειτουργούν οι πυρήνες στο σώμα μας", δήλωσε ο O'Shaughnessy. «Οι επιδράσεις της βαρύτητας στα αστέρια νετρονίων θα μας πουν πόσο συμπεριφέρονται οι μεγάλες μπάλες των νετρονίων και, κατ 'εξαίρεση, μικρές μπάλες νετρονίων και πρωτονίων - τα πράγματα μέσα στο σώμα μας που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας μας». και
* Κοσμολογία: - «Οι επιστήμονες μπορούν τώρα να μετρήσουν ανεξάρτητα πόσο γρήγορα επεκτείνεται το σύμπαν συγκρίνοντας την απόσταση με τον γαλαξία που περιέχει τη φωτεινή λάμψη του φωτός και την απόσταση που προκύπτει από την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων», δήλωσε ο O’Shaughnessy.
«Η ικανότητα μελέτης του ίδιου γεγονότος τόσο με τα κύματα βαρύτητας όσο και με το φως είναι μια πραγματική επανάσταση στην αστρονομία», δήλωσε ο αστρονόμος Tony Piro από το CfA. «Τώρα μπορούμε να μελετήσουμε το σύμπαν με εντελώς διαφορετικούς ανιχνευτές, κάτι που διδάσκει πράγματα που δεν θα μπορούσαμε ποτέ να γνωρίζουμε μόνο με το ένα ή το άλλο».
«Για μένα, αυτό που έκανε αυτό το γεγονός τόσο εκπληκτικό είναι ότι όχι μόνο ανιχνεύσαμε βαρυτικά κύματα, αλλά είδαμε φως σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, το οποίο είδαν 70 παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο», δήλωσε ο David Reitz, επιστημονικός εκπρόσωπος της LIGO, στο σημερινό τύπο ενημέρωση. «Είναι η πρώτη φορά που ο Κόσμος μας προσέφερε το ισοδύναμο των ταινιών με ήχο. Το βίντεο είναι η αστρονομία παρατήρησης σε διάφορα μήκη κύματος και ο ήχος είναι κύματα βαρύτητας. "
Πηγές: Παρατηρητήριο Las Cumbres, Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ρότσεστερ, Kilonova.org, CfA ,, ενημέρωση τύπου.
Podcast (ήχος): Λήψη (Διάρκεια: 9:12 - 8,4MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (βίντεο): Λήψη (Διάρκεια: 9:12 - 74,5MB)
Εγγραφείτε: Apple Podcasts | Android | RSS
