Egy neutroncsillag egyesülést rögzítettek! • Sergey Popov • A nap tudományos képe a "Elemeken" • Asztrofizika

Egy neutroncsillag egyesülést rögzítettek!

A LIGO és VIRGO projektek résztvevőinek együttes erőfeszítéseinek köszönhetően, valamint a világ minden táján működő megfigyelő csillagászok több százánál egyszerre lehetett kimutatni a neutroncsillagok összes spektrális tartományban való fúzióját, plusz a gravitációs hullámokat regisztrálni. A Hubble teleszkóp által készített fénykép mutatja az NGC 4993 galaxist, amelyben történt. A galaxis középső felén és bal oldalán található makula az összefonódás véletlenszerű. Az oldalsáv mutatja, hogy augusztus 22-től augusztus 28-ig változott.

A gravitációs hullám hullámzása maga is idén augusztus 17-én jelent meg, ezért megkapta a GW170817 nevet. Kezdetben foglyul ejtették a VIRGO-t (a telepítés rövid idő alatt a LIGO tudományos megfigyelő munkatársaihoz kapcsolódott), majd – másodpercenként – az amerikai detektoroknál. A megfigyelt túlfeszültség közel két percig tartott! Érdemes hallgatni!

De a legfontosabb az, hogy 1,7 másodperc múlva a gamma-érzékelők a Fermi és az INTEGRAL műholdon rövid gammasugaras robbanást regisztráltak, az úgynevezett GRB 170817A. Milyen gyorsan kiderült – ezek a kapcsolódó események.

A gravitációs detektorok nem tudják pontosan meghatározni az égbolt tüskepontját, még ebben az esetben sem,amikor három detektor működött, a bizonytalanság területe körülbelül 30 négyzetméteres (több mint 100 holdnyelv), de a gamma-detektorok sokkal pontosabban tudják meghatározni a koordinátákat. Ezért a spektrum teljes tartományában a megfigyelők azonnal bekapcsolódtak (ráadásul a neutrínó detektorok adatai elemzésre kerültek, de nem láttak semmit, ahogy az várható volt, egyébként). És ez egy csodálatos felfedezéshez vezetett – a hullám és az utánfény látható volt a röntgenben, az optikai, az ultraibolya és az infravörös tartományokban is!

A bal oldalon: jel lokalizáció a GW100817 törésből. Világoszöld megmutatja azt a területet, ahol a forrás megtalálható, ha az adatok csak a LIGO detektorból származnak. Sötétzöld – a LIGO és a VIRGO kombinált adataiból származó bizonytalanság területe. kék – a forrás helyének értékelése a Fermi és az INTEGRAL gamma teleszkóp segítségével történő jelek fogadásának késleltetésével. Sötétkék A régió Fermi adatokból származik. jobbra: optikai képeket az egyesülés előtt (20 és fél nap, lent) és az egyesülés után (11 óra elteltével, a tetején). stroke Flash-t mutatnak az egyesülésből.A LIGO Scientific Collaboration és mtsai., 2017. kép. A bináris neutroncsillagok összefonódásának többszempontos megfigyelései

Mivel a gravitációs hullámjel és a gamma-sugár robbanás közel egyidejűleg jött, nagy pontossággal (kb−15hogy a gravitációs hullámok terjedésének sebessége megegyezik a fénysebességgel (vegye figyelembe, hogy a késleltetés valószínűleg nem a sebességkülönbséghez, hanem a gamma-sugárzás felhalmozásának fizikájához kapcsolódik). Ezenkívül a korábbinál nagyobb pontossággal lehetett volna megvizsgálni a Relativitás Általános elméletének több további előrejelzését.

A gravitációs hullámjel jelenléte lehetővé teszi, hogy közvetlenül meghatározzuk az egyesülő objektumok távolságát. Az optikai mérések adatai pedig megadják a galaxis azonosítását, vagyis lehetővé teszik a vöröseltolódás meghatározását. Ezek a független mérések együtt lehetővé teszik számunkra, hogy meghatározzuk a Hubble konstansot. Eddig azonban nem túl pontosak – 60-80 (km / s) / Mpc. Ez a pontosság rosszabb, mint számos más kozmológiai mérésnél. Azonban fontos, hogy ebben az esetben a Hubble állandóját teljesen más független módszerrel mérjék, sőt, modell-független (vagyis nincs szükség további elméleti feltevések meghatározására az eredmény eléréséhez).Ezért remélhető, hogy a jövőben a neutroncsillagok fúziójának megfigyelésére vonatkozó adatok az ismert vöröseltolással rendelkező galaxisokban lévő gravitációs hullám detektorok alkalmazásával jelentős kozmológiai információ forrását jelentik.

Szóval Az NGC 4993 galaxisban 130 millió fényéves (40 megaparszcse) távolságon két neutroncsillag olvad össze. Ennek eredményeként egy gravitációs hullám túlfeszültség következett be, és nagy mennyiségű energiát szabadítottak fel az elektromágneses spektrum különböző tartományaiban.

A fő kitörésen kívül egy ideig a csillagászok is megfigyelték az úgynevezett kúpet (néha makronok is nevezik, lásd Kilonova). Ez a sugárzás a neutroncsillagok fúziójának eredményeképpen szintetizált radioaktív elemek bomlását okozza. A szintézis az úgynevezett r-folyamat eredménye, az "r" betű itt a gyors (gyors) szóból származik. Az összeolvadás után a táguló anyagot neutronok és neutrínák áramlása hatja át. Ez kedvező körülményeket teremt az elemek magjainak súlyosabbakká történő átalakításában. A magok elkapják a neutronokat, amelyek ezután a magon belül protonokká alakulnak, amelynek eredményeképpen a mag ugrik egy cellát az időszakos táblaban. Így "ugorhat" nemcsak az ólomra, hanem az uránra és a tóriumra is.A modern számítások azt mutatják, hogy a nehéz elemek (140-nél nagyobb tömegűek) fő eleme, például arany és platina, a neutroncsillagok fúziója és nem a szupernóva-robbanások folyamatában keletkeznek.

Így egy nagyméretű komplex adat nyerhető egy eseményből, amely a fizika és az asztrofizika különböző területein érdekes:

1. A rövid gammasugárzás neutron-csillag-fúziókkal való kapcsolata bizonyított. Az új adatok lehetővé teszik a rövid gammasugárzás fizikájának jobb megértését.
2. A GR (a gravitációs hullám terjedésének sebessége, a Lorentz invariancia, az ekvivalencia elve) kiváló előrejelzését lehetett elvégezni.
3. A neutroncsillagok fúziója során az elemek szintézisénél egyedi adatokat kaptunk.
4. A Hubble konstans közvetlen mérését lehetett elérni.

Arra számítunk, hogy a későbbi megfigyelések nagy pontossággal határozzák meg a neutroncsillagok tömegeit és sugarait (amelyek fontosak a nukleáris fizika szempontjából releváns szerkezetük megértéséhez), és várni is kell egy olyan eseményre, ahol két neutroncsillag összeolvadása a megfigyelt fekete lyukképződéshez vezet. By the way, mondani biztosanami ennek az eseménynek a következménye lehetetlen (de valószínűleg fekete lyuk formálódott).

Összefoglalásként megjegyezzük, hogy a csillagászok nagyon, nagyon szerencsések. Először is, a túlfeszültség nagyon közel van. Másodszor, a valószínűsége, hogy a gravitációs hullám túlfeszültségét egy gamma-sugár robbanással kísérik, nem túl nagy. Reméljük, hogy a csillagászok folytatják majd tovább!

A felfedezéssel kapcsolatos anyagokkal kapcsolatos eredeti cikkek a LIGO honlapján találhatók.

Fotó a hubblesite.org-ból.

Szergej Popov


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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