Prije otprilike 130 milijuna godina, u nekoj dalekoj galaksiji sudarile su se dvije neutronske zvijezde. Ovaj je događaj već peto promatranje gravitacijskih valova u Opservatoriju gravitacijskog vala Laser Interferometar (LIGO) i suradnja Djevica, a prvo otkriveno da nije uzrokovano sudarom dviju crnih rupa.
Ali ovaj događaj - koji se naziva kilonova - također je stvorio nešto drugo: svjetlost, u više valnih duljina.
Prvi put u povijesti astronomski je fenomen najprije promatran putem gravitacijskih valova, a zatim viđen teleskopima. U nevjerojatno zajedničkom naporu, preko 3.500 astronoma koji su koristili 100 instrumenata na preko 70 teleskopa širom svijeta i u svemiru surađivali s fizičarima iz suradnje LIGO i Djevica.
Znanstvenici to nazivaju "multimedijskom astronomijom".
"Zajedno su sva ta zapažanja veća od zbroja njihovih dijelova", rekla je Laura Cadonati, zamjenica glasnogovornice LIGO-a na današnjem brifingu. "Sada učimo o fizici fizike svemira, o elementima od kojih smo načinjeni, na način koji još nitko prije nije učinio."
"To će nam dati uvid u to kako djeluju eksplozije supernove, kako nastaju zlato i drugi teški elementi, kako jezgre u našem tijelu funkcioniraju i koliko brzo se svemir širi", rekla je Manuela Campanelli iz Rochester Instituta za tehnologiju. „Multimedijska astronomija pokazuje kako možemo kombinirati stari način s novim. Izmijenila se načinom na koji se radi astronomija. "
Neutronske zvijezde su zdrobljene ostatke jezgara masivnih zvijezda koje su davno eksplodirale kao supernove. Dvije zvijezde, koje se nalaze jedna blizu druge u galaksiji zvanoj NGC 4993, započele su između 8 i 20 puta veće od mase našeg sunca. Zatim sa svojim supernovama, svaka koja se umanjila u promjer otprilike 10 milja, veličine grada. To su zvijezde sastavljene u cijelosti od neutrona i u veličini i gustoći su između normalnih zvijezda i crnih rupa - samo bi čajna žličica materijala neutronske zvijezde težila 1 milijardu tona.
Oni su se vrtili jedan u drugom u kozmičkom plesu sve dok ih međusobna gravitacija nije prouzročila sudaranje. Taj je sudar proizveo vatrenu kuglu astronomskih razmjera, a posljedice tog događaja stigle su na Zemlju 130 milijuna godina kasnije.
"Dok se ovaj događaj dogodio prije 130 milijuna godina, za to smo saznali na Zemlji tek 17. kolovoza 2017., neposredno prije pomračenja Sunca", rekao je Andy Howell iz Opservatorija u Las Cumbresu, govoreći danas na konferenciji za novinare. "Čuvali smo to tajnu cijelo vrijeme, a mi ćemo se raspasti!"
U 8:41 ujutro EDT, LIGO i Djevica osjetili su rane drhtaje valovanja svemirskog vremena, gravitacijskih valova. Samo dvije sekunde kasnije, NASA-in svemirski teleskop Fermi otkrio je svijetli bljesak gama zraka. To je omogućilo istraživačima da brzo odrede smjer iz kojeg valovi dolaze.
Uznemireni astronomskim telegramom, tisuće astronoma širom svijeta uskomešalo se kako bi napravilo promatranja i počelo prikupljati dodatne podatke spajanjem neutronskih zvijezda.
Ova animacija pokazuje kako su LIGO, Djevica i svemirski i zemaljski teleskopi zumirali lokaciju gravitacijskih valova koje su LIGO i Djevica otkrili 17. kolovoza 2017. godine. Kombinacijom podataka iz svemirskih misija Fermi i Integrala s podacima iz LIGO-a i Djevice, znanstvenici su uspjeli ograničiti izvor valova na nebo površine 30 kvadratnih stupnjeva. Teleskopi sa vidljivim svjetlom pretraživali su velik broj galaksija u toj regiji, otkrivši na kraju NGC 4993 da je izvor gravitacijskih valova. (Ovaj je događaj kasnije imenovan kao GW170817.)
"Ovaj je događaj do sada imao najprecizniju nebesku lokalizaciju svih otkrivenih gravitacijskih valova", rekao je u izjavi glasnogovornik suradnje Djevice Jo van den Brand. „Ova rekordna preciznost omogućila je astronomima da prate praćenja koja su dovela do mnoštva rezultata koji oduzimaju dah.“
To pruža prve stvarne dokaze da svjetlosni i gravitacijski valovi putuju istim brzinama - blizu brzine svjetlosti - kao što je Einstein predvidio.
Uključeni su opservatoriji od vrlo malih do najpoznatijih, brzo vršeći opažanja. Iako je u početku bio svijetao, događaj je izblijedio u manje od 6 dana. Howell je rekao da je promatrana svjetlost bila 2 milijuna puta jača od Sunca tijekom prvih nekoliko sati, ali je tada kroz nekoliko dana izblijedjela.
Kamera tamne energije (DECam), koja je postavljena na 4-metarskom teleskopu Blanco na Međameričkom opservatoriju Cerro Tololo u čileanskim Andama, bio je jedan od instrumenata koji su pomogli lokalizirati izvor događaja.
„Izazov s kojim se susrećemo svaki put kada suradnja LIGO-a izda novi okidač za promatranje jest kako tražimo izvor koji brzo blijedi, možda bi mogao početi ispočetka i nalazi se negdje tamo“, rekla je Marcelle Soares-Santos , sa Sveučilišta Brandeis na brifingu. Ona je prvi autor na ovom radu koji opisuje optički signal povezan s gravitacijskim valovima. "Klasičan je izazov pronaći iglu u hrpi sijena uz dodatnu komplikaciju da je igla daleko i da se sijeno kreće."
Pomoću DECam-a brzo su mogli odrediti izvornu galaksiju i isključiti 1.500 drugih kandidata koji su bili prisutni u tom sijenu.
"Stvari koje izgledaju kao ove 'igle' vrlo su česte, pa se moramo pobrinuti da imamo pravu. Danas smo sigurni da jesmo ", dodao je Soares-Santos.
U vrlo malom odjeljenju mali robotizirani 16-inčni teleskop nazvan PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - koji je astronom David Sand sa Sveučilišta u Arizoni opisao „u osnovi uspravljeni amaterski teleskop“ - također pomogao u utvrđivanju izvor. Sand je rekao da to dokazuje da čak i mali teleskopi mogu igrati kolut u multimedijskoj astronomiji.
Dobro poznatom vodi Hubble i nekoliko drugih svemirskih opservatorija NASA-e i ESA-e, poput misija Swift, Chandra i Spitzer. Hubble je snimao slike galaksije u vidljivoj i infracrvenoj svjetlosti, svjedočeći o novom svijetlom objektu unutar NGC 4993 koji je bio svjetliji od nove, ali blijedi od supernove. Slike su pokazale da je objekt vidljivo izblijedio tijekom šest dana promatranja Hubblea. Koristeći Hubble-ove spektroskopske mogućnosti, timovi su također otkrili pokazatelje kako kilonova izbacuje kilogram jednako brzinu od jedne petine brzine svjetlosti.
"Ovo je izmjenjivač igara za astrofiziku", rekao je Howell. "Stotinu godina nakon što je Einstein teoretizirao gravitacijske valove, vidjeli smo ih i pronašli nazad do njihovog izvora kako bi pronašli eksploziju s novom fizikom kakvu smo samo sanjali."
Evo samo nekoliko uvida u ovaj pojedinačni događaj stvoren pomoću multimedijske astronomije:
* Gama zrake: Ovi bljeskovi svjetla sada su definitivno povezani sa spajanjem neutronskih zvijezda i pomoći će znanstvenicima da shvate kako djeluju eksplozije supernove, objasnio je Richard O’Shaughnessy, također iz Rochester instituta za tehnologiju i član LIGO tima. "Početna mjerenja gama zraka, u kombinaciji s detekcijom gravitacijskog vala, dodatno potvrđuju Einsteinovu opću teoriju relativnosti koja predviđa da bi gravitacijski valovi trebali putovati brzinom svjetlosti", rekao je.
* Izvor zlata i platine: „Ova zapažanja otkrivaju izravne otiske prstiju najtežih elemenata u periodičnoj tablici,“ rekao je Edo Berger iz Harvard Smithsonian centra za astrofiziku, govoreći na tom brifingu. „Sudar dviju neutronskih zvijezda proizveo je 10 puta masu Zemlje samo u zlatu i platini. Razmislite o tome kako se ti materijali odlijeću od ovog događaja, da bi se oni na kraju kombinirali s drugim elementima i tvorili zvijezde, planete, život ... i nakit. "
Berger je dodao još nešto o čemu treba razmisliti: originalne eksplozije supernove ove zvijezde proizvele su sve teške elemente do željeza i nikla. Tada u kilonovi u ovom jednom sustavu možemo vidjeti cjelokupnu povijest nastanka parodocijalne tablice teških elemenata.
Howell je rekao da kad podijelite potpise teških elemenata u spektar, stvorite dugu. "Znači, na kraju duge je zaista postojao lonac zlata, barem kilonova duga", našalio se.
* Astronomija nuklearne fizike: "Na kraju će više opažanja poput ovog otkrića reći kako funkcioniraju jezgre u našem tijelu", rekao je O'Shaughnessy. „Uticaji gravitacije na neutronske zvijezde reći će nam kako se ponašaju velike kuglice neutrona, i, zaključujući, male kuglice neutrona i protona - stvari unutar našeg tijela koje čine većinu naše mase“; i
* Kozmologija: - "Znanstvenici sada mogu samostalno izmjeriti koliko se svemir brzo širi, uspoređujući udaljenost do galaksije koja sadrži jarku svjetlost i udaljenosti izvedene iz našeg promatranja gravitacijskog vala", rekao je O'Shaughnessy.
"Sposobnost proučavanja istog događaja s gravitacijskim valovima i sa svjetlošću je prava revolucija u astronomiji", rekao je astronom Tony Piro iz CfA. "Sada možemo proučavati svemir potpuno različitim sondama, što podučava stvari koje nikad ne bismo mogli znati samo jednom ili drugom."
"Za mene je ovo što je ovaj događaj učinilo tako nevjerojatnim da ne samo da smo otkrili gravitacijske valove, već smo vidjeli svjetlost preko elektromagnetskog spektra, koju je vidjelo 70 opservatorija širom svijeta", rekao je David Reitz, znanstveni glasnogovornik LIGO-a, na današnjem tisku informiranje. „Ovo je prvi put da nam je kosmos pružio ekvivalent filmova sa zvukom. Video je astronomija promatranja kroz različite valne duljine, a zvuk su gravitacijski valovi. "
Izvori: Opservatorij Las Cumbres, Svemirski teleskop Hubble, Institut za tehnologiju Rochester, Kilonova.org, CfA,, brifing za novinare.
Podcast (zvuk): Preuzimanje (Trajanje: 9:12 - 8.4MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Preuzimanje (Trajanje: 9:12 - 74.5MB)
Pretplatite se: Apple Podcasts | Android | RSS
