En neutronstjernefusion er blevet rettet! • Sergey Popov • Videnskabeligt billede af dagen på "Elements" • Astrofysik

En neutronstjernefusion er blevet rettet!

Takket være den fælles indsats fra deltagerne i LIGO- og VIRGO-projekterne samt hundredvis af observatør-astronomer, der arbejder over hele verden, var det første gang muligt at registrere fusionen af ​​neutronstjerner i alle spektrale intervaller på én gang plus – registrer tyngdebølgerne fra denne begivenhed. Fotografiet taget af Hubble-teleskopet viser galaksen NGC 4993, hvor det skete. Makulaen over og til venstre for galaksens centrum er et glimt fra fusion. Sidepanelet viser, hvordan det varierede fra 22. august til 28. august.

Gravitational wave surge selv opstod den 17. august i år, og fik derfor navnet GW170817. I begyndelsen blev han fanget på VIRGO (installationen blev kortvarigt forbundet til LIGO's videnskabelige observationssession) og derefter i et split sekund på amerikanske detektorer. Den observerede stigning varede næsten to minutter! Det er værd at lytte til!

Men det vigtigste er, at efter 1,7 sekunder registrerede gamma detektorer på Fermi og INTEGRAL satellitterne en kort gamma-ray burst, kaldet GRB 170817A. Hvor hurtigt det viste sig – disse er relaterede hændelser.

Gravitationsdetektorer kan ikke meget præcist bestemme spidspunktet i himlen, selv i dette tilfælde,da tre detektorer arbejdede, var usikkerhedsområdet omkring 30 kvadrat grader (mere end 100 måneskiver), men gamma detektorer kan bestemme koordinaterne meget mere præcist. Derfor var det umiddelbart muligt at forbinde observatører, der arbejder i hele spektrumområdet (desuden blev data fra neutrino detektorer analyseret, men de så ikke noget som forventet). Og dette førte til en fantastisk opdagelse – bølgen og dens efterglød blev set i røntgenstrålen og i det optiske og i ultraviolet og i infrarøde områder!

Til venstre: signal lokalisering fra burst GW100817. Lysegrøn viser det område, hvor kilden skal findes, hvis dataene kun var fra LIGO-detektoren. Mørkegrøn – området med sådan usikkerhed opnået ud fra de kombinerede data fra LIGO og VIRGO. blå – vurdering af kildens placering ved forsinkelsen ved modtagelse af signalet ved hjælp af Fermi og INTEGRAL gamma teleskoper. Mørkeblå Regionen er afledt af Fermi data. Til højre: optiske billeder før fusionen (20 og en halv dag, nedenunder) og efter fusionen (efter 11 timer, øverst). slagtilfælde Vis en flash fra fusionen.Billede fra LIGO Scientific Collaboration et al., 2017. Multi-messenger observationer af en binær neutronstjernefusion

Da gravitationsbølgesignalet og gamma-ray burst kom næsten samtidigt, er det muligt med høj nøjagtighed (ca. 10−15) at påstå, at udbredelsen af ​​gravitationsbølger er lig med lysets hastighed (bemærk at forsinkelsen højst sandsynligt er relateret til hastighedsforskellen, men til fysikken i genereringen af ​​en gammastrålesprængning). Derudover var det muligt med en højere nøjagtighed end tidligere at teste flere forudsigelser af den generelle relativitetsteori.

Tilstedeværelsen af ​​gravitationsbølge-signalet giver dig mulighed for direkte at bestemme afstanden til de fusionerende objekter. Og dataene fra optiske målinger giver identifikation af galaksen, det vil sige de tillader at bestemme redshiftet. Sammen giver disse uafhængige målinger os mulighed for at bestemme Hubble-konstanten. Indtil videre er de dog ikke for præcise – 60-80 (km / s) / Mpc. Denne nøjagtighed er værre end i en række andre kosmologiske målinger. Det er imidlertid vigtigt, at Hubble-konstanten i dette tilfælde måles ved en helt anden uafhængig metode endvidere ved modeluafhængig (det er ikke nødvendigt at fastsætte yderligere teoretiske antagelser for at få resultatet).Det er derfor håbet, at sådanne data om observation af fusioner af neutronstjerner ved hjælp af tyngdebølgedetektorer i galakser med et kendt rødt skift fremover vil være en kilde til væsentlig kosmologisk information.

So. I en afstand på 130 millioner lysår (40 megaparsec) i galaksen NGC 4993 fusionerede to neutronstjerner. Som følge heraf opstod en gravitationsbølgeoverskud, og en stor mængde energi blev frigivet i forskellige områder af det elektromagnetiske spektrum.

Ud over det store udbrud har astronomer i nogen tid også observeret det såkaldte kilon (nogle gange kaldes de også makroner, se Kilonova). Denne stråling er forbundet med henfaldet af radioaktive elementer syntetiseret som følge af fusion af neutronstjerner. Syntese er resultatet af den såkaldte r-proces, brevet "r" her er fra ordet hurtigt (hurtigt). Efter fusionen trænger det ekspanderende stof gennem en strøm af neutroner og neutriner. Dette skaber gunstige betingelser for omdannelsen af ​​elementernes kerner til tungere. Kernerne fanger neutroner, som derefter kan blive til protoner inde i kernen, som følge heraf kernen hopper en celle i det periodiske bord. Så du kan "hoppe" ikke kun for at lede, men også for uran og thorium.Moderne beregninger viser, at hoveddelen af ​​tunge elementer (med en masse på over 140), for eksempel guld og platin, syntetiseres som følge af sammensmeltningen af ​​neutronstjerner og ikke i supernovaeksplosioner.

Således blev et stort kompleks af data opnået fra en begivenhed, interessant for forskellige områder af fysik og astrofysik:

1. Sammenhængen mellem korte gamma-stråleudbrud med neutronstjernefusioner er bevist. Nye data giver mulighed for en meget bedre forståelse af fysikken i korte gamma-stråleudbrud.
2. Det var muligt at udføre en fremragende test af en række forudsigelser af GR (hastigheden for udbredelse af tyngdebølger, Lorentz invariance, ækvivalensprincippet).
3. Der blev opnået entydige data om syntese af elementer under fusion af neutronstjerner.
4. Det var muligt at opnå en direkte måling af Hubble-konstanten

Vi forventer, at efterfølgende observationer vil med stor nøjagtighed hjælpe med at bestemme masserne og radierne af neutronstjerner (hvilket er vigtigt for at forstå deres struktur, der er relevant for atomfysik) og også vente på en begivenhed, hvor sammensmeltningen af ​​to neutronstjerner vil føre til den observerede black hole formation. Af den måde at sige helt sikkertHvad der skete som følge af denne begivenhed er umuligt (men højst sandsynligt dannede et sort hul).

Afslutningsvis bemærker vi, at astronomer er meget, meget heldige. For det første er bølgen meget tæt på. For det andet er sandsynligheden for, at gravitationsbølgeoverskuddet vil blive ledsaget af en gammastrålesprængning, ikke særlig stor. Lad os håbe at astronomer vil fortsætte og fortsætte!

Originale artikler med materialer relateret til opdagelsen findes på LIGOs hjemmeside.

Foto fra hubblesite.org.

Sergey Popov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: