U kolovozu 2017. godine dogodio se još jedan veliki pomak kada je Laser Interferometer Gravitacijski-valni opservatorij (LIGO) otkrio valove za koje se vjeruje da su uzrokovani spajanjem neutronskih zvijezda. Ubrzo nakon toga, znanstvenici LIGO-a, Napredne Djevice i svemirskog teleskopa Fermi mogli su utvrditi gdje se na nebu dogodio ovaj događaj (poznat kao kilonova).
Ovaj izvor, poznat kao GW170817 / GRB, bio je meta mnogih daljnjih istraživanja budući da se vjerovalo da bi spajanje moglo dovesti do stvaranja crne rupe. Prema novoj studiji tima koji je analizirao podatke NASA-inog Xandroga opservatorija Chandra od događaja, znanstvenici sada mogu sa većim povjerenjem reći da je spajanje stvorilo novu crnu rupu u našoj galaksiji.
Studija pod nazivom "GW170817 Najvjerovatnije je napravio crnu rupu" nedavno se pojavila u Astrofizički časopis Pisma. Studiju je vodio David Pooley, docent za fiziku i astronomiju na Sveučilištu Trinity u San Antoniju, a uključili su članove Sveučilišta u Teksasu u Austinu, Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu i Laboratorija za energetski kozmos Sveučilišta Nazarbajev u Kazahstanu.
Za potrebe svoje studije, tim je analizirao rendgenske podatke Chandra snimljene danima, tjednima i mjesecima nakon otkrića gravitacijskih valova pomoću LIGO-a i gama zraka od NASA-ine misije Fermi. Iako je gotovo svaki teleskop na svijetu promatrao izvor, podaci rendgenskih zraka bili su presudni za razumijevanje onoga što se dogodilo nakon sudaranja dviju neutronskih zvijezda.
Iako promatranje Chandra dva do tri dana nakon događaja nije uspjelo otkriti izvor rendgenskih zraka, naknadna promatranja 9, 15 i 16 dana nakon događaja rezultirala su otkrivanjem. Izvor je nestao neko vrijeme dok je GW170817 prolazio iza Sunca, ali dodatna zapažanja izvršena su oko 110 i 160 dana nakon događaja, a oba su pokazala znatno svjetlije.
Iako su LIGO podaci astronomima dali dobru procjenu mase rezultirajućeg objekta nakon spajanja neutronskih zvijezda (2,7 Sunčeve mase), to nije bilo dovoljno za utvrđivanje onoga što je postalo. U osnovi, ta količina mase značila je da je to ili najmasivnija neutronska zvijezda ikad pronađena ili crna rupa koja je ikada pronađena (prethodni nositelji rekorda bili su četiri ili pet Sunčevih masa). Kao što je Dave Pooley objasnio u izjavi za NASA / Chandra:
„Dok su neutronske zvijezde i crne rupe tajanstvene, proučavali smo ih mnoge širom svemira pomoću teleskopa poput Chandra. To znači da imamo i podatke i teorije o tome kako očekujemo da se takvi objekti ponašaju na rendgenu. "
Ako bi se neutronske zvijezde spojile u veću težinu neutronske zvijezde, astronomi bi očekivali da će se ona brzo vrtjeti i generirati i vrlo jako magnetsko polje. To bi također stvorilo prošireni mjehurić visokoenergetskih čestica koje bi rezultirale svijetlim emisijama rendgenskih zraka. Međutim, podaci Chandra otkrili su emisije rendgenskih zraka koje su nekoliko stotina puta niže od očekivanih od ogromne, neutronske zvijezde koja se brzo vrti.
Uspoređujući opažanja Chandra s onima NSF-ovog Karla G. Janskyja Vrlo velika armija (VLA), Pooley i njegov tim također su mogli zaključiti da je emisija rendgenskih zraka u potpunosti posljedica udarnog vala uzrokovanog spajanjem koji probija u okolinu plin. Ukratko, nije bilo znakova rendgenskih zraka nastalih iz neutronske zvijezde.
To snažno implicira da je rezultirajući objekt u stvari bio crna rupa. Ukoliko se potvrde, ovi bi rezultati pokazali da postupak formiranja crne rupe može ponekad biti kompliciran. U osnovi, GW170817 bio bi rezultat dvije zvijezde koja je pretrpjela eksploziju supernove koja je iza sebe ostavila dvije neutronske zvijezde u dovoljno tijesnoj orbiti da bi se na kraju spojile. Kao što je objasnio Pawan Kumar:
"Možda smo odgovorili na jedno od najosnovnijih pitanja o ovom sjajnom događaju: što je to stvorilo? Astronomi dugo sumnjaju da će spajanje neutronskih zvijezda stvoriti crnu rupu i proizvesti pramenove zračenja, ali za sada nam nije nedostajao snažan slučaj. "
Gledajući unaprijed, tvrdnje koje su iznijeli Pooley i njegovi kolege mogli bi se testirati budućim rendgenskim i radio zapažanjima. Instrumenti sljedeće generacije - poput kvadratnog kilometraža (SKA) koji se trenutno gradi u Južnoj Africi i Australiji i ESA-inog naprednog teleskopa za visokoenergetsku astrofiziku (Athena +) - bili bi posebno korisni u tom pogledu.
Ako se ispostavi da je ostatak masivna neutronska zvijezda s jakim magnetskim poljem, tada bi u narednim godinama izvor trebao biti puno svjetliji u rendgenskim i radiovalnim duljinama, dok visokoenergetski mjehurić zahvati usporeni šok. val. Kako udarni val slabi, astronomi očekuju da će i dalje postati slabije nego što je to nedavno opaženo.
Bez obzira na to, buduća zapažanja GW170817 dužna su pružiti mnoštvo informacija, prema J. Craig Wheeler, koautor studije sa Sveučilišta u Teksasu. "GW170817 je astronomski događaj koji se i dalje daje", rekao je. "Toliko učimo o astrofizici najgušće poznatih objekata iz ovog događaja."
Ako ova naknadna promatranja utvrde da je teška neutronska zvijezda nešto što je rezultat spajanja, ovo bi otkriće dovelo u pitanje teorije o strukturi neutronskih zvijezda i o tome koliko masivne mogu dobiti. S druge strane, ako utvrde da je stvorila sićušnu crnu rupu, tada će izazvati astronomske predstave o donjim granicama mase crnih rupa. Za astrofizičare to je u osnovi win-win scenarij.
Kao suautor Bruce Grossan sa Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu dodao je:
"Na početku moje karijere astronomi su mogli samo promatrati neutronske zvijezde i crne rupe u našoj vlastitoj galaksiji, a sada ove egzotične zvijezde promatramo širom kozmosa. Kako je uzbudljivo vrijeme biti živ, vidjeti instrumente poput LIGO-a i Chandra koji nam pokazuju toliko uzbudljivih stvari koje priroda može ponuditi. "
Doista, pogled dalje u kozmos i dublje u prošlost otkrio je mnogo o Svemiru koji je do tada bio nepoznat. A s poboljšanim instrumentima koji se razvijaju s jedinom svrhom detaljnijeg proučavanja astronomskih pojava i na još većim daljinama, čini se da nema ograničenja u onome što bismo mogli naučiti. Obavezno pogledajte ovaj videozapis o spajanju GW170817, ljubaznošću rendgenskog opservatorija Chandra:
