За първи път в историята учените наблюдаваха сблъсък на неутронни звезди

За първи път учените по света наблюдаваха и заснеха сблъсък между две неутронни звезди, отдалечени на 130 милиона светлинни години от Земята. Явлението е наречено GW170817.

Събитието е засечено и наблюдавано благодарение на астрономите, които изследват гравитационните вълни. Техните интерферометри разпознат явлението и подсказват на обсерваториите накъде трябва да насочат телескопите си. Така историческите събития стават две – за първи път множество обсерватории по света наблюдават едновременно едно и също събитие.

Е, да отваряме ли шампанското? Да!

Наистина наблюдението на космическия феномен е исторически момент за физиката и астрономията и отправна точка за тяхното бъдеще развитие. До този момент никой не можеше да посочи точно откъде идват гравитационните вълни или да наблюдава явлението, което ги създава. Тук трябва да отбележим, че това е едва петото поред засичане на гравитационни вълни, чието съществуване е предсказано още от гениалния Айнщайн преди повече от 100 години, но са уловени за първи път едва преди малко повече от година.
Предишните четири засичания на гравитационни вълни бяха вследствие на сблъсъци между бинарни черни дупки, които се сливат, създавайки една огромна черна дупка. Съществуват две основни причини защо не можехме да ги наблюдаваме.

Първата е, че доскоро разполагахме само с два детектора – интерферометрите на LIGO в Ливингстън, Луизиана, и Ханфорд, Вашингтон. Това означаваше, че първите три събития бяха засечени в много широка област от небето.

Добавянето на третия детектор, италианския интерферометър на Virgo, подобри точността на засичане на местоположението с около 10 пъти и новината за засичане номер четири дойде само няколко седмици по-късно.

Втората причина е, че черните дупки по природа са невидими. Те поглъщат видимата светлина и астрономите могат да научат за съществуването им единствено въз основа на промените в космическото пространство около тях. Неутронните звезди от друга страна са доста видими, поради което сблъсъкът между тях е събитие, което ако бъде уловено, не би могло да се пропусне.

За да извършат новите наблюдения, около 70 наземни и космически обсерватории се присъединиха към LIGO и Virgo и обединиха усилията си, изследвайки малка част от небето в съзвездието Хидра, точно до лентикулярната галактика NGS 4993.

Първият детектор бе пуснат на 17 август в 8.41 часа Северноамериканско източно време. Само около 1.7 секунди по-късно две космически обсерватории – космическият телескоп на НАСА, Ферми и Международната астрофизична лаборатория на Европейската космическа агенция – уловиха интензивно гама-лъчение – най-яркото и енергийно събитие във вселената – от същата област в небето.
Но "чуруликането" беше различно – това са вълните, преобразувани в аудиоданни, а при сблъсъците на черни дупки те траят само частици от секундата. При явлението GW170817 сигналът продължи около 100 секунди.

Това не беше съвпадение и астрономите по целия свят започнаха бързо да насочват телескопите си към Хидра.

"Веднага си помислихме, че източниците вероятно са неутронни звезди, другият желан обект, който се надявахме да видим – и обещавахме на света, че ще видим," казва говорителят на LIGO Дейвид Шумейкър.
Неутроната звезда е един от възможните финали в края на живота на една свръхмасивна звезда.

Ядрото й се разпада, при което протоните и електроните от своя страна се разпадат на неутрони и неутрино. Частиците неутрино се измъкват, но неутроните са невероятно гъсто разположени в ядрото с диаметър между 10 и 20 км.

Ако ядрото е по-малко от три звездни маси, налягането на тази плътна маса поддържа неутронната звезда. Ако ядрото е по-голямо, то се разпада и се превръща в черна дупка.

Двете неутронни звезди, които участват в GW170817, са с маса съответно 1.1 и 1.6 звездни маси и орбитират една около друга в смаляваща се спирала от разстояние от около 300 км, изкривявайки космическото време около себе си, докато набират скорост, при което изпращат вълни през вселената.

Въпреки разстоянието, от което ги наблюдават учените, финалният сблъсък се оказва невероятно ярък и излъчил интензивен поток от гама-лъчи. Можете ли да си представите сблъсък на две звезди, не по-големи от нашето Слънце, отдалечени на 130 милиона години от Земята?

"Десетилетия наред подозирахме, че потоците от гама-лъчи са подхранвани от сливането на неутронни звезди," казва Джули Макинъри от НАСА.

"Днес с невероятната информация за това събитие от LIGO и Virgo вече имаме отговор. Гравитационните вълни ни казват, че сливащите се обекти имат маси, сравними с неутронните звезди, а потокът от гама-лъчи, че обектите е малко вероятно да са черни дупки, тъй като при сблъсъка на черни дупки не се отделя светлина."

За пореден път Айнщайн се оказва прав.

"Това показва, че скоростта на гравитационните вълни е същата като светлинната до само няколко части от 10 000 трилиона – което потвърждава предсказанието на Айнщайн, направено през 1915 г.," казва Андрю Мелатос от университета в Мелбърн, Австралия.

През предстоящите седмици и месеци обсерваториите ще продължат да извършват наблюдения на сблъсъка, за да разберат нещо повече за тази килонова. При това явление материалът, който остава след сблъсъка, продължава да свети ярко и да се изхвърля в космическото пространство.

Но доказването на теорията на Айнщайн не е края. Това явление поставя началото на една нова ера във физичните и астрономически изследвания и ще ни помогне да разберем по-добре общата теория на относителността. Както казва Шумейкър, "Това е дар, който ще продължи да дарява."

по статията работи: Величка Мартинова

източник: sciencealert.com