Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 22.11.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

GW170817 - событие возникновения гравитационной волны после слияния нейтронных звёзд в галактике NGC 4993

shortstoryf

Впервые учёные НАСА обнаружили свет, связанный с событием рождения гравитационной волны. Возникла она в результате слияния двух нейтронных звёзд в галактике NGC 4993, находящейся на расстоянии приблизительно 130 миллионов световых лет от Земли в созвездии Гидры.

GW170817

Изображение килоновой от телескопа «Свифт», образованной после слияния двух нейтронных звёзд в галактике NGC 4993 (показана в прямоугольнике) 18 августа 2017 года, спустя примерно 15 часов после обнаружения гравитационных волн и вспышки гамма-излучения. Источник был неожиданно ярким в ультрафиолетовом свете. 29 августа подобного излучения уже не присутствовало. Это изображение показано в ложных цветах и сложено из трёх кадров, полученных с разными ультрафиолетовыми фильтрами. Во вставке увеличенное представление галактики. Источник: NASA/Swift

Сразу после 15:41 по Москве 17 августа 2017 года космический телескоп «Ферми», улавливающий гамма-излучение, зарегистрировал импульс высокоэнергетического света от мощного взрыва. Это событие было немедленно передано астрономам во всём мире и классифицировано как короткий гамма-взрыв. Учёные из лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории LIGO обнаружили гравитационные волны и обозначили их как GW170817. Они возникли от пары сталкивающихся звёзд, связанных с возникновением гамма-вспышки. Это подтолкнуло учёных заняться поисками последствий этого события, и вскоре взрыв был подтверждён как часть анализа данных от спутника INTEGRAL.

Космические телескопы «Хаббл», «Чандра» и «Спитцер», а также несколько десятков наземных обсерваторий, включая обзорную Pan-STARRS, позже зарегистрировали остывающие расширяющиеся осколки вещества взрыва.

«Это были чрезвычайно захватывающие исследования. Нам впервые удалось увидеть световые и гравитационные волны, образовавшиеся в результате одного и того же события. Выявление света от источника гравитационных волн показало детали этого события, которые не могли быть замечены от одних только волн. И всё это благодаря эффекту умножения научных данных при исследовании посредством множества обсерваторий», — Пол Герц, руководитель Астрофизического подразделения НАСА в штаб-квартире в Вашингтоне.

GW170817

Килоновая, связанная с объектом GW170817 (в прямоугольнике). Источник: NASA/CXC/E. Troja

Нейтронные звёзды являются остатками ядер когда-то крупных звёзд, которые ранее взорвались в виде сверхновой. Касаясь этого случая, сливающиеся звёзды, вероятно, имели массы между от 10 до 60 раз превышающие массу Солнца. Но по своим размерам они были не больше земного мегаполиса. Пара вращалась вокруг общего центра масс сотни раз за секунду, производя гравитационные волны на той же частоте. Когда звёзды приблизились достаточно близко друг к другу, их скорость вращения ещё больше увеличилась. В конечном счёте они разлетелись и слились, произведя взрыв гамма-излучения и редкую вспышку, называемую «килоновая».

«Это то, чего мы все очень долго ждали. Слияния нейтронных звёзд производят большие вариации света, потому что объекты формируют закручивающийся диск горячих обломков, когда они сталкиваются. Слияния чёрных дыр — события, которые обсерватория LIGO уже наблюдали ранее — очень вероятно, поглощают всё вещество ещё задолго до того, как сольются в один объект, поэтому мы не ожидаем, что увидим одинаковое излучение от этих двух событий», — Дэвид Рейц, руководитель Лаборатории LIGO в Калифорнийском технологическом институте.

«Общепринятое объяснение коротких гамма-вспышек заключается в том, что они происходят посредством выброса релятивистских струй, производимых в слиянии нейтронных звёзд или нейтронной звезды и чёрной дыры. Состоят эти струи из осколков вещества, вращающегося в виде аккреционного диска. LIGO говорит нам, что было слияние компактных объектов, «Ферми» говорит нам, что был короткий всплеск гамма-излучения. Поэтому мы можем утверждать что то, что мы наблюдали, было слиянием двух нейтронных звёзд», — Эрик Бернс, член команды учёных, работающих с детектором гамма-вспышек «Ферми».

В течение первых часов после первоначальной регистрации события с помощью «Ферми» детекторы LIGO и Virgo Европейской Гравитационной Обсерватории, расположенной рядом с итальянской Пизой, значительно усовершенствовали позицию объекта на небе и провели дополнительный анализ данных о гравитационной волне. После этого наземные обсерватории быстро определили местоположение нового источника оптического и инфракрасного излучения — килоновой — в галактике NGC 4993.

Для «Ферми» это событие стало типичным коротким гамма-взрывом, с той лишь разницей, что его длительность была меньше одной десятой самой короткой вспышки, когда-либор зарегистрированной. Получается, что этот гамма-всплеск стал самым тусклым за всё время исследования космического пространство в этом диапазоне. Астрономы всё ещё пытаются выяснить, почему этот взрыв такой странный, и как это событие можно соотнести с более яркими вспышками, замеченных на намного больших расстояниях.

«Свифт», «Хаббл» и «Спитцер» продолжали наблюдать эволюцию килоновой, чтобы лучше понять состав её медленно движущегося вещества, в то время как «Чандра» занималась поиском рентгеновских лучей, связанных с остатками ультрабыстрых джетов. Когда «Свифт» повернулся к галактике, а произошло это спустя довольно коротки отрезок времени после обнаружения «Ферми», аппарат увидел яркий и быстро исчезающий ультрафиолетовый источник.

«Мы не ожидали, что килоновая произведёт яркую ультрафиолетовую эмиссию. Мы думаем, что это свечение исходило осколочным диском, который питал и привёл в действие вспышку гамма-лучей», — Бредли Сенко, научный руководитель миссии «Свифт».

В течение длительного времени вещество, выброшенное джетами, постепенно замедляется и расширяется по мере того, как оно устремляется в космос и нагревает межзвёздное вещество. Таким образом создаётся эмиссия послесвечения, которая и содержит рентгеновские лучи. Но «Чандра» не наблюдала рентгеновского излучения, и это очень удивительно для события, которое произвело гамма-лучи высоких энергий. Обсерватория зарегистрировала это излучение спустя только девять дней после обнаружения источника. Учёные думают, что задержка была связана с углом обзора за событием. Джету потребовалось некоторое время, чтобы попасть в поле нашего зрения.

«Обнаружение рентгеновских лучей демонстрирует, что слияния нейтронных звёзд могут сформировать мощные джеты, движущиеся с около световыми скоростями. Мы должны были ждать целых девять дней, чтобы обнаружить это излучение, потому что само событие мы наблюдали как бы со стороны, в отличие от тех, что мы видели прежде».

 

22 августа 2017 года космический телескоп «Хаббл» начал получать изображение килоновой в ближнем инфракрасном диапазоне, что позволило раскрыть движение и химический состав расширяющихся обломков.

«Спектр выглядел точно так, как и предсказывали физики-теоретики насчёт слияния двух нейтронных звёзд. Именно это и позволило связать объект с источником гравитационной волны практически без сомнений», — Эндрю Леван из Уорикского университета в Ковентри, Великобритания.

Астрономы полагают, что видимое и инфракрасное излучение килоновой прежде всего возникает посредством нагрева из-за распада радиоактивных элементов, сформированных в осколках, богатых нейтронами. Гибель нейтронной звезды, возможно, является

GW170817

17 августа 2017 года обсерватория LIGO обнаружила гравитационные волны после столкновения двух нейтронных звёзд. В течение последующих 12 часов обсерваториям удалось идентифицировать источник события в галактике NGC 4993. Источник: NASA and ESA

доминирующим источником возникновения во вселенной многих самых тяжёлых элементов, включая платину и золото.

Благодаря тому, что «Спитцер» движется всегда вслед за Землёй по своей орбите, его положение было уникальным для того, чтобы наблюдать килоновую очень долго после того, как для других телескопов эта область неба стала засвеченной Солнцем. 30 сентября обсерватория наблюдала инфракрасное излучение самой длинной волны, что может рассказать о количестве тяжёлых элементов, сформированных вспышкой.

«»Спитцер» был самым последним аппаратом, вступившим в гонку наблюдений, но он ещё скажет своё последнее слово о том, сколько золота было выплавлено в этой космической кузнице», — Манси Кеслиуол, научный руководитель программы наблюдений «Спитцера».

Напомню, что впервые гравитационные волны были обнаружены в 2015 году детектором LIGO. В этом году создатели этой обсерватории получили Нобелевскую премию по физике.

По информации НАСА.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google