Atradimas: užfiksuotos gravitacinės bangos susidūrus dviems neutroninėms žvaigždėms VIDEO

technologijos.lt
Rugpjūčio 17 dieną, 12:41:04 UTC gravitacinių bangų detektorių tinklas LIGO-Virgo užregistravo dviejų kompaktiškų objektų, vadinamųjų „neutroninių žvaigždžių“  – supernovų sprogimų liekanų – gravitacinių bangų signalą. Ši registracija įvyko, praėjus trims dienoms po pirmo bendro dviejų juodųjų skylių susiliejimo užfiksavimo LIGO ir Virgo detektoriais.
ac0143fe.png
Ligo-Virgo | Detektoriai
Astronomai laukė neutroninių žvaigždžių susiliejimo sukeltų gravitacinių bangų užfiksavimo, nes tokių žvaigždžių Visatoje nemažai, o dvinarės neutroninės žvaigždės jau buvo atrastos anksčiau radioteleskopais. Garsiausias tokių žvaigždžių pavyzdys – dvinaris Hulse–Taylor pulsaras, atrastas 1974 metais. Astronomai 40 metų stebėjo, kaip dvi žvaigždės pamažu artėja viena prie kitos spirale. Maždaug po 300 milijonų metų jos susidurs, sukurdamos signalą, panašų į LIGO užfiksuotą GW170817 signalą.
Detektorių tinklas vykdė antrą mokslinių stebėjimų ciklą (vadinamą О2) - du LIGO detektoriai buvo įjungti 2016 metų lapkričio 30 dieną, o Virgo prisijungė 2017 metų rugpjūčio 1 dieną. Naudodami kelis detektorius, astronomai gali nustatyti, iš kurios dangaus srities sklinda signalas. Kuo detektorių daugiau, tuo tiksliau šią sritį galima apibrėžti.
Šio įvykio sritis yra ištęsta (vadinamoji „paklaidos elipsė”), maždaug 2 laipsnių pločio ir 15 laipsnių ilgio, 28 kvadratinių ploto. Vizualiai tokį dangaus plotą ir formą uždengia ištiestoje rankoje laikomas bananas. Ši dangaus sritis yra Hidros žvaigždyne, o jos centras yra netoli Psi Hidros žvaigždės (ją galima pamatyti plika akimi).

 

Kiti stebėjimai: kelių sąveikų astronomija
Praėjus vos 1,7 s po gravitacinės bangos, Fermi kosminis teleskopas užregistravo GRB170817A gama blyksnį. Tokios galios, kaip GW170817 ar GRB170817A žybsniai dažnai vadinami trigeriais - nuo jų prasideda kita astronominė veikla.
Šiuo atveju po trigerių pasirodymo buvo išsiųstas automatinis pranešimas astronomams, jie pradėjo stebėti ir išvydo netoli NGC4993 galaktikos įvykusio įvykio gęstančią šviesą.
Gravitacinių bangų signalas
Detektoriumi galima kelias minutes stebėti dvinarės neutroninės žvaigždės keliamas gravitacines bangas. GW170817 sistemoje, likus 100 sekundžių iki susidūrimo, neutroninės žvaigždės skriejo maždaug 400 kilometrų atstumu viena nuo kitos, orbitą apskriedamos maždaug 12 kartų per sekundę. Su kiekvienu apsisukimu žvaigždės spinduliavo gravitacines bangas, taip netekdamos energijos ir suartėdamos.
Kuo mažesnė buvo orbita, tuo greičiau žvaigždės judėjo, o gravitacinių bangų amplitudė ir dažnis didėjo. Lėtas orbitos mažėjimas vadinamas kritimu spirale (inspirxl), o dažnio didėjimas - čirpimu (chirp). Procesas spartėjo, kol žvaigždės susiliejo, suformuodamos vieną likutinį objektą.
Kad signalas būtų aiškesnis, gravitacinių bangų astronomai detektoriaus duomenis pavaizdavo kaip spektrogramą. Tai spalvotas atvaizdas, kur horizontalioje ašyje atidedamas laikas, vertikalioje vaizduojamas svyravimų dažnis, išmatuotas detektoriumi (apačioje žemi dažniai, aukšti - viršuje), o spalva - signalų stiprumą foninio triukšmo atžvilgiu (kuo ryškiau, tuo stipresnis).
Dvigubos neutroninės žvaigždės čirpesio spektrograma atrodo kaip plona linija, iš pradžių, esant žemiems dažniams, tiesi, tačiau laikui einant, užsilenkianti į viršų vis stipriau, iki pat piko prieš pat žvaigždžių susiliejimą.
Šis signalas aiškiai matomas abiejų LIGO detektorių spektrogramose, tačiau Virgo detektoriuose jo nesimato. Tai svarbu, norint nustatyti signalo vietą danguje. Kiekvienas detektorius visų signalų tuo pačiu metu nemato. Kadangi signalas gerai užfiksuotas dviem LIGO detektoriais, tačiau neužfiksuotas Virgo, vadinasi, signalas atsklido būtent iš tokios srities, o tai labai padeda lokalizuoti šaltinį.
b6ae6969.png
1M2H/UC Santa Cruz and Carnegie Observatories/Ryan Foley 
Kas dar tai galėtų būti?
Kaip ir visų svarbių astronomijos atradimų atveju, šis stebėjimas padėjo sužinoti daugybę dalykų, tačiau daug klausimų liko neatsakyta. Du pagrindiniai klausimai apie GW170817 – pačių objektų prigimtis.
Iš elektromagnetinio signalo stebėjimų galima padaryti išvadą, kad bent vienas poros objektas buvo neutroninė žvaigždė, tačiau tai nereiškia, kad abu objektai buvo neutroninės žvaigždės. Nors abiejų poros komponentų masės panašios į mums žinomų neutroninių žvaigždžių mases, viena iš jų galėjo būti juodoji skylė.
Astronomai juodosios skylės, kurios masė būtų artima neutroninės žvaigždės masei, niekada nėra užfiksavę, tačiau nėra ir požymių, kad to būti negali, tad GW170817 galėjo būti juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės pora. Kaip bebūtų, kadangi masės artimos žinomų neutroninių žvaigždžių masėms, linkstama interpretuoti abu objektus kaip neutronines žvaigždes.
Kitas svarbus klausimas – kuo tapo GW170817 objektas po susiliejimo. Yra dvi galimybės: arba jis tapo masyviausia iš mums žinomų neutroninių žvaigždžių, arba lengviausia iš mums žinomų juodųjų skylių. Abi versijos jaudinančios ir viliojančios, tačiau turimų duomenų kokybės nepakanka, kad būtų galima išskirti kurią vieną.
Apie objektą – kas jis toks bebūtų – težinoma, kad jo masė yra maždaug 2,74M.
- Juodoji skylė: erdvėlaikio sritis, supanti itin kompaktišką masę, kurioje gravitacija tokia stipri, kad už jos ribų negali ištrūkti niekas – netgi šviesa.
- Gama spinduliai: didžiausios energijos elektromagnetinio spektro spinduliai.
- Neutroninė žvaigždė: itin tankus objektas, masyvios žvaigždės kolapso liekana.
ff1cf662.jpg
 

Dalintis:

Taip pat skaitykite
 

© Gismeteo