Para saintis untuk pertama kalinya dalam sejarah mencatat gelombang graviti dari penggabungan dua bintang neutron - objek superdens dengan jisim Matahari kita dan ukuran Moscow. Ledakan sinar gamma yang dihasilkan dan ledakan kilonova diperhatikan oleh kira-kira 70 pemerhati darat dan ruang - mereka dapat melihat proses sintesis unsur berat, termasuk emas dan platinum, yang diramalkan oleh ahli teori, dan mengesahkan kebenaran hipotesis mengenai sifat letupan sinar gamma pendek yang misterius, lapor perkhidmatan kolaborasi. LIGO / Virgo, Balai Cerap Eropah Selatan dan Balai Cerap Los Cumbres. Hasil pemerhatian dapat menjelaskan misteri struktur bintang neutron dan pembentukan unsur berat di Alam Semesta.
Pada pagi 17 Ogos 2017 (pada pukul 8:41 pagi waktu Pantai Timur AS, ketika itu jam 15:41 di Moscow), sistem automatik pada salah satu daripada dua pengesan dari Observatorium gelombang graviti LIGO mendaftarkan kedatangan gelombang graviti dari angkasa. Isyarat menerima sebutan GW170817, ini adalah kes kelima memperbaiki gelombang graviti sejak 2015, sejak pertama kali direkodkan. Hanya tiga hari sebelumnya, balai cerap LIGO pertama kali "mendengar" gelombang graviti bersama dengan projek Eropah, Virgo.
Namun, kali ini, hanya dua saat setelah peristiwa graviti, teleskop ruang angkasa Fermi mengesan pecah sinar gamma di langit selatan. Hampir pada masa yang sama, Balai Cerap Eropah-Rusia INTEGRAL menyaksikan wabaknya.
Sistem analisis data automatik dari balai cerap LIGO menyimpulkan bahawa kebetulan kedua-dua peristiwa ini sangat tidak mungkin. Semasa mencari maklumat tambahan, didapati bahawa gelombang graviti dilihat oleh pengesan LIGO kedua, serta pemerhatian graviti Eropah Virgo. Ahli astronomi di seluruh dunia diperingatkan untuk mencari sumber gelombang graviti dan ledakan sinar gamma, banyak observatorium, termasuk Observatorium Selatan Eropah dan Teleskop Angkasa Hubble, dimulai.
Mengubah kecerahan dan warna kilonova selepas letupan.
Tugas itu tidak mudah - data gabungan dari LIGO / Virgo, Fermi dan INTEGRAL membolehkan kami menguraikan kawasan seluas 35 darjah persegi - ini adalah kawasan anggaran beberapa ratus cakera lunar. Hanya 11 jam kemudian, teleskop Swope kecil dengan cermin meter yang terletak di Chile mengambil gambar pertama sumber yang diduga - kelihatan seperti bintang yang sangat terang di sebelah galaksi elips NGC 4993 di buruj Hydra. Selama lima hari berikutnya, kecerahan sumber menurun 20 kali, dan warnanya secara beransur-ansur beralih dari biru ke merah. Selama ini, objek itu diamati oleh banyak teleskop dalam jarak dari sinar-X hingga inframerah, hingga pada bulan September galaksi terlalu dekat dengan Matahari, dan menjadi tidak dapat diakses untuk pengamatan.
Para saintis menyimpulkan bahawa sumber wabak itu terletak di galaksi NGC 4993 pada jarak sekitar 130 juta tahun cahaya dari Bumi. Sangat dekat, hingga sekarang gelombang graviti datang kepada kami dari jarak berbilion tahun cahaya. Berkat kedekatan ini, kami dapat mendengarnya. Punca gelombang adalah penggabungan dua objek dengan jisim dalam jarak antara 1,1 hingga 1,6 jisim suria - ini hanya boleh menjadi bintang neutron.
Foto sumber gelombang graviti - NGC 4993, dengan denyar di bahagian tengah.
Video promosi:
Letupan itu sendiri "terdengar" untuk waktu yang sangat lama - kira-kira 100 saat, penggabungan lubang hitam memberikan pecah yang bertahan sepersekian saat. Sepasang bintang neutron berputar di sekitar pusat jisim yang sama, secara beransur-ansur kehilangan tenaga dalam bentuk gelombang graviti dan berkumpul. Apabila jarak di antara mereka dikurangkan menjadi 300 kilometer, gelombang graviti menjadi cukup kuat untuk memukul zon kepekaan pengesan graviti LIGO / Virgo. Apabila dua bintang neutron bergabung menjadi satu objek padat (bintang neutron atau lubang hitam), letupan kuat sinaran gamma berlaku.
Ahli astronomi memanggil letupan sinar gamma seperti letupan sinar gamma pendek; teleskop sinar gamma merekamnya sekitar seminggu sekali. Sekiranya sifat GRB panjang lebih mudah difahami (sumbernya adalah letupan supernova), tidak ada kata sepakat mengenai sumber letupan pendek. Terdapat hipotesis bahawa ia dihasilkan oleh penggabungan bintang neutron.
Kini para saintis dapat mengesahkan hipotesis ini untuk pertama kalinya, kerana berkat gelombang graviti, kami mengetahui jisim komponen yang bergabung, yang membuktikan bahawa ini adalah bintang neutron.
“Selama beberapa dekad, kami mengesyaki bahawa GRB pendek menghasilkan penggabungan bintang neutron. Sekarang, terima kasih kepada data dari LIGO dan Virgo mengenai acara ini, kami mempunyai jawapan. Gelombang graviti memberitahu kami bahawa objek yang digabungkan mempunyai jisim yang sepadan dengan bintang neutron, dan pecah sinar gamma memberitahu kita bahawa objek ini hampir tidak boleh menjadi lubang hitam, kerana perlanggaran lubang hitam tidak boleh menghasilkan radiasi, kata Julie McEnery, pegawai projek di Fermi Center penerbangan angkasa lepas NASA bernama Goddard.
Sebagai tambahan, para astronom untuk pertama kalinya telah menerima pengesahan tegas mengenai adanya kilon kilon (atau "makron"), yang kira-kira 1000 kali lebih kuat daripada suar nova konvensional. Ahli teori meramalkan bahawa kilonov boleh timbul akibat penggabungan bintang neutron atau bintang neutron dan lubang hitam.
Ini memicu sintesis unsur berat, berdasarkan penangkapan neutron oleh inti (proses-r), akibatnya banyak unsur berat, seperti emas, platinum atau uranium, muncul di Alam Semesta.
Menurut saintis, dengan satu ledakan kilonova, sejumlah besar emas dapat timbul - hingga sepuluh kali jisim bulan. Hingga kini, hanya satu kejadian yang dapat diperhatikan yang boleh menjadi letupan kilonova.
Kini para ahli astronomi dapat melihat untuk pertama kalinya bukan hanya kelahiran kilonova, tetapi juga produk "karyanya". Spektra yang diperoleh dengan teleskop Hubble dan VLT (Teleskop Sangat Besar) menunjukkan kehadiran cesium, Tellurium, emas, platinum dan unsur-unsur berat lain yang terbentuk daripada gabungan bintang-bintang neutron.
“Sejauh ini, data yang kami terima sangat sesuai dengan teori. Ini adalah kemenangan bagi ahli teori, pengesahan realiti mutlak peristiwa yang direkodkan oleh LIGO dan observatorium VIrgo, dan pencapaian luar biasa bagi ESO untuk memperoleh pemerhatian kilonova seperti itu,”kata Stefano Covino, pengarang pertama artikel dalam Alam Astronomi.
Para saintis belum mempunyai jawapan untuk persoalan apa yang tersisa setelah penggabungan bintang neutron - ia boleh menjadi lubang hitam atau bintang neutron baru, lebih-lebih lagi, tidak sepenuhnya jelas mengapa pecah sinar gamma agak lemah.
Gelombang graviti adalah gelombang ayunan geometri ruang-waktu, keberadaannya diramalkan oleh teori relativiti umum. Buat pertama kalinya, kolaborasi LIGO mengumumkan pengesanan mereka yang boleh dipercayai pada Februari 2016 - 100 tahun selepas ramalan Einstein.
Alexander Voytyuk
