Nustatytas neutronų žvaigždžių susijungimas! • Sergejus Popovas • Mokslinis dienos vaizdas "Elementai" • Astrofizika

Nustatytas neutronų žvaigždžių susijungimas!

Dėka bendrų LIGO ir VIRGO projektų dalyvių pastangų, taip pat šimtų stebėtojų astronomų, dirbančių visame pasaulyje, pirmą kartą buvo įmanoma aptikti neutronų žvaigždžių sintezę visose spektro srityse tuo metu, plius – registruoti gravitacines bangas iš šio įvykio. Hablo teleskopo nuotrauka rodo galaktiką NGC 4993, kurioje ji įvyko. Geltona viršaus ir kairėje nuo galaktikos centro yra blykstė iš sujungimo. Šoninė juosta parodo, kaip jis svyravo nuo rugpjūčio 22 iki rugpjūčio 28 d.

Gravitacinis bangos sprogimas įvyko šių metų rugpjūčio 17 d., Todėl gavo pavadinimą GW170817. Pradžioje jis buvo sugautas VIRGO (įrenginys sėkmingai prijungtas prie LIGO mokslinės stebėjimo sesijos trumpam laikui), o vėliau – per sekundę – ant Amerikos detektorių. Stebėtas bangavimas tęsėsi beveik dvi minutes! Verta klausytis!

Tačiau svarbiausias dalykas yra tai, kad po 1.7 sekundžių gama detektoriai ant Fermi ir INTEGRAL palydovų užregistravo trumpą spinduliuotę gama spinduliuotę, vadinamą GRB 170817A. Kaip greitai pasirodė – tai susiję įvykiai.

Gravitaciniai detektoriai negali tiksliai nustatyti dygsnio taško danguje, netgi šiuo atvejuKai dirbo trys jutikliai, neapibrėžtumas buvo apie 30 kvadratinių laipsnių (daugiau nei 100 mėnulio disko), tačiau gama detektoriai gali daug tiksliau nustatyti koordinates. Todėl iš karto buvo įmanoma prijungti stebėtojus, dirbančius visame spektro spektre (be to, buvo analizuojami neutrininių detektorių duomenys, tačiau jie nieko nemato, kaip buvo tikėtasi). Ir tai sukėlė nuostabų atradimą – sprogimas ir jo spindulys buvo matomi rentgeno spinduliuose, optinėse, ultravioletinėse ir infraraudonųjų spindulių srityse!

Kairėje: signalo lokalizacija nuo sprogo GW100817. Šviesiai žalia parodo sritį, kurioje turėtų būti rastas šaltinis, jei duomenys buvo tik iš LIGO jutiklio. Tamsiai žalia – tokio neapibrėžtumo, gauto iš LIGO ir VIRGO duomenų, plotas. Mėlyna – šaltinio vietos vertinimas vėluojant gauti signalą naudojant "Fermi" ir "INTEGRAL" gama-teleskopus. Tamsiai mėlyna Regionas yra gaunamas iš Fermi duomenų. Teisingai: optiniai vaizdai prieš susijungimą (20 ir su puse dienų, žemyn žemyn) ir po susijungimo (po 11 val. viršuje). Streikai parodyti išjungimo blykstę.Paveikslėlis iš LIGO Scientific Collaboration ir kt., 2017. Daugiakanaliai stebėjimai binarinėse neutronų žvaigždžių sujungimo

Kadangi gravitacinio bangos signalas ir gama spindulių sprogus pasirodė beveik tuo pačiu metu, tai yra įmanoma su aukštu tikslumu (maždaug 10−15) teigia, kad gravitacinių bangų sklaidos greitis yra lygus šviesos greičiui (atkreipkite dėmesį į tai, kad delsimas greičiausiai susijęs ne su greičio skirtumais, o su gama spindulių spinduliavimo generavimo fizika). Be to, buvo įmanoma didesniu tikslumu, nei anksčiau, išbandyti keletą kitų bendrinės teorijos apie santykius.

Gravitacinės bangos signalo buvimas leidžia tiesiogiai nustatyti atstumą iki susijungiančių objektų. O optinių matavimų duomenys leidžia identifikuoti galaktiką, tai yra, jie leidžia nustatyti raudonąjį poslinkį. Kartu šie nepriklausomi matavimai leidžia mums nustatyti Hablo konstantą. Tačiau iki šiol jie nėra pernelyg tikslūs – 60-80 (km / s) / Mpc. Šis tikslumas yra blogesnis nei daugelyje kitų kosmologinių matavimų. Tačiau svarbu, kad šiuo atveju Hablo konstanta būtų matuojama visiškai kitokiu nepriklausomu metodu, be to, nepriklausomai nuo modelio (tai yra, nereikia nustatyti papildomų teorinių prielaidų gauti rezultatą).Todėl tikimasi, kad ateityje tokie duomenys apie neutronų žvaigždžių sujungimą, naudojant gravitacinių bangų detektorius galaktikuose su žinomu raudonu poslinkiu, bus svarbios kosmologinės informacijos šaltinis.

Taip Galaktika NGC 4993 130 milijonų šviesmečių atstumu (40 megaparecelių) sujungė dvi neutronines žvaigždes. Dėl to atsirado gravitacinis bangų įtempis ir daug energijos buvo išleistas įvairiose elektromagnetinio spektro srityse.

Be pagrindinio protrūkio, kurį laiką astronomai taip pat stebėjo vadinamąjį kiloną (kartais jie taip pat vadinami makronais, žr. Kilonovą). Ši spinduliuotė yra susijusi su radioaktyviųjų elementų, sintezuotų neutronų žvaigždžių suliejimu, skilimo. Sintezė yra vadinamasis r-procesas, raidė "r" čia yra iš žodžio greitas (greitas). Po susijungimo išsiplėtimo medžiaga prasiskverbia neutronų ir neutrinų srautas. Tai sukuria palankias sąlygas transformuoti elementų branduolius į sunkesnes. Branduoliai užfiksuoja neutronus, kurie po to gali virsti branduolio protonais, dėl kurių branduolys peršokia į vieną periodinę lentelę. Taigi galite "šokti" ne tik švino, bet ir urano bei torio.Šiuolaikiniai skaičiavimai rodo, kad didžioji dalis sunkiųjų elementų (kurių masė yra daugiau kaip 140), pavyzdžiui, auksas ir platina, sintezuojamos dėl neutronų žvaigždžių suliejimo, o ne supernovos sprogimo procese.

Taigi, iš vieno įvykio, įdomaus įvairioms fizikos ir astrofizikos sritims, buvo gautas didelis duomenų komplektas:

1. Buvo įrodyta, kad yra ryšys su trumpojo gama spinduliuotės spinduliais su neutronų žvaigždžių suliejimais. Nauji duomenys leis geriau suprasti trumpųjų gama spindulių fiziką.
2. Buvo įmanoma atlikti puikų daugelio GR prognozių (gravitacinių bangų sklaidos greitį, Lorentso invariaciją, lygiavertiškumo principą) testą.
3. Gauta unikalių duomenų apie elementų sintezę neutronų žvaigždžių suliejimo metu.
4. Galima gauti tiesioginį Hablo konstanto matavimą.

Tikimės, kad tolesni stebėjimai padės tiksliai nustatyti neutronų žvaigždžių masę ir spindulius (svarbu suprasti jų struktūrą, tai yra aktualu branduolinei fizikai), taip pat laukti įvykio, kai dviejų neutronų žvaigždžių sujungimas lems pastebimą juodosios skylės formavimąsi. Beje, pasakyti tikraitai, kas atsitiko dėl šio įvykio, neįmanoma (bet greičiausiai juodoji skylė suformavo).

Apibendrinant, mes pastebime, kad astronomai yra labai, labai pasisekę. Pirma, sprogimas yra labai artimas. Antra, tikimybė, kad gravitacinis bangų sprogimas lydės spinduliuotą gama spinduliuotę, nėra labai didelis. Tikėkimės, kad astronomai veiks ir toliau!

Originalus straipsnius su medžiagomis, susijusiomis su atradimu, galima rasti LIGO svetainėje.

Nuotrauka iš hubblesite.org.

Sergejus Popovas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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