Αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά το φως από τον σχηματισμό βαρυτικών κυμάτων

Για πρώτη φορά, αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει μια πηγή βαρυτικών κυμάτων τα οποία σχηματίστηκαν από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων. Οι κατακλυσμιακές συνέπειες αυτού του είδους της συγχώνευσης (γεγονότα που ονομάζονται kilonovae), εκπέμπουν βαρέα στοιχεία όπως ο χρυσός και η πλατίνα στο διάστημα.

Αυτή η ανακάλυψη, η οποία περιγράφεται παράλληλα στις επιστημονικές επιθεωρήσεις Science, Nature, Nature Astronomy και Astrophysical Journal Letters, παρέχει επίσης τα ισχυρότερα αποδεικτικά στοιχεία ότι οι βραχυχρόνιες εκρήξεις ακτίνων γάμμα προκαλούνται από συγχωνεύσεις αστερών νετρονίων.

Στις 17 Αυγούστου 2017, τα επιστημονικά κέντρα LIGO και Virgo ανίχνευσαν βαρυτικά κύματα που διέρχονταν από τη Γη. Αυτό το γεγονός, το πέμπτο που εντοπίστηκε ποτέ, ονομάστηκε GW170817.

Περίπου δύο δευτερόλεπτα μετά την ανίχνευση, το τηλεσκόπιο INTEGRAL της ESA και το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray της NASA παρατήρησαν μια μικρή έκρηξη ακτίνων γάμμα.

Στις 17 Αυγούστου, αστρονόμοι ανίχνευσαν κύματα βαρύτητας από τη σύγκρουση μεταξύ δύο αστέρων νετρονίων. Μέσα σε 12 ώρες τα παρατηρητήρια είχαν εντοπίσει την πηγή του συμβάντος μέσα στον φακοειδή γαλαξία NGC 4993, που φαίνεται σε αυτή την εικόνα που συγκεντρώθηκε με το Hubble. Η σχετική αστρική λάμψη (μια kilonova), είναι σαφώς ορατή στις παρατηρήσεις του Hubble. Αυτή είναι η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε το οπτικό αντίγραφο ενός συμβάντος βαρυτικών κυμάτων. Το Hubble παρατήρησε ότι η kilonova εξασθενούσε βαθμιαία κατά τη διάρκεια των έξι ημερών, όπως φαίνεται σε αυτές τις παρατηρήσεις που έγιναν μεταξύ 22 και 28 Αυγούστου (ένθετα)

Την επόμενη νύχτα από την αρχική ανακάλυψη, οι αστρονόμοι ξεκίνησαν την αναζήτηση για τον εντοπισμό την πηγή των ακτίνων γάμμα. Την βρήκαν στον φακοειδή γαλαξία NGC 4993, ο οποίος βρίσκεται περίπου 130 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Ύδρα.

Οι διαστημικές αποστολές της NASA και της ESA, μαζί με δεκάδες επίγεια παρατηρητήρια, κατέγραψαν αργότερα την εξασθενημένη λάμψη των υπολειμμάτων της έκρηξης.

“Καταφέραμε να έχουμε την πρώτη παρατήρηση ενός kilonovae, το ορατό αντίστοιχο της συγχώνευσης δύο εξαιρετικά πυκνών αντικειμένων – πιθανότατα δύο αστέρων νετρονίων”, αναφέρει ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.

“Οι συγχωνεύσεις αυτές προτάθηκαν για πρώτη φορά πριν από 30 χρόνια, αλλά αυτό σηματοδοτεί την πρώτη σταθερή παρατήρηση ενός τέτοιου γεγονότος”.

“Τώρα, για πρώτη φορά, είδαμε φως και βαρυτικά κύματα που παρήχθησαν από το ίδιο γεγονός. Η ανίχνευση του φωτός μιας πηγής βαρυτικού κύματος έχει αποκαλύψει λεπτομέρειες του γεγονότος που δεν μπορούν να προσδιοριστούν μόνο από τα κύματα βαρύτητας. Το πολλαπλασιαστικό αποτέλεσμα της μελέτης με πολλά παρατηρητήρια είναι απίστευτο”.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA / ESA, οι αποστολές Swift και Spitzer της NASA κατέγραψαν την εξέλιξη του kilonovae (γνωστό ως DLT17ck, SSS17a ή AT 2017gfo), για να κατανοηθεί καλύτερα τη σύνθεση αυτού του βραδύτερα κινούμενου υλικού, ενώ η διαστημική αποστολή Chandra έψαχνε για ακτίνες Χ που σχετίζονταν με τα υπολείμματα του υπερ-γρήγορου πίδακα.

Αυτό το σύνθετο εμφανίζει εικόνες του NGC 4993 από διάφορα διαφορετικά τηλεσκόπια και όργανα του ESO. Όλα αποκαλύπτουν μια ελαφρά πηγή φωτός κοντά στο κέντρο. Πρόκειται για μια kilonovae, την έκρηξη που προκύπτει από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA, συνέλαβε εικόνες του NGC 4993 σε ορατό και υπέρυθρο φως, παρατηρώντας ένα νέο φωτεινό αντικείμενο μέσα στον γαλαξία. Οι εικόνες έδειξαν ότι μειωνόταν η φωτεινότητα του αντικειμένου αισθητά κατά τη διάρκεια των έξι ημερών των παρατηρήσεων του Hubble.

Χρησιμοποιώντας τις φασματοσκοπικές δυνατότητες του Hubble, οι αστρονόμοι βρήκαν επίσης ενδείξεις ότι το υλικό εκτοξευόταν από το kilonovae με ταχύτητες ίσες με το ένα πέμπτο της ταχύτητας του φωτός.

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι το ορατό και το υπέρυθρο φως του kilonovae, προέρχεται κυρίως από τη θέρμανση από τη διάσπαση των ραδιενεργών στοιχείων που σχηματίζονται στα πλούσια σε νετρόνια υπολλείμματα. Τα αστέρια νετρονίων που φθάνουν στο τέλος της ζωής τους, μπορεί να είναι η κυρίαρχη πηγή για πολλά από τα βαρύτερα στοιχεία, όπως η πλατίνα και ο χρυσός στο Σύμπαν.

Παραπομπές

Stefano Valenti et al. The Discovery of the Electromagnetic Counterpart of GW170817: Kilonova AT 2017gfo/DLT17ck. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa8edf

A.J. Levan et al. The Environment of the Binary Neutron Star Merger GW170817. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa905f

Jens Hjorth et al. The Distance to NGC 4993: The Host Galaxy of the Gravitational-wave Event GW170817. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa9110

Covino et al. The unpolarized macronova associated with the gravitational wave event GW 170817. Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0285-z

Pian et al. Spectroscopic identification of r-process nucleosynthesis in a double neutron-star merger. Nature (2017). DOI: 10.1038/nature24298

N.R. Tanvir et al. The Emergence of a Lanthanide-rich Kilonova Following the Merger of Two Neutron Stars. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa90b6

Troja et al. The X-ray counterpart to the gravitational-wave event GW170817. Nature (2017). DOI: 10.1038/nature24290

B.P. Abbott et al. A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant. Nature (2017). DOIi: 10.1038/nature24471

B.P. Abbott et al. Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa91c9

B.P. Abbott et al. Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A. Astrophysical Journal Letters (2017). DOI: 10.3847/2041-8213/aa920c

C.D. Kilpatrick et al. Electromagnetic evidence that SSS17a is the result of a binary neutron star merger. Science (2017). DOI: 10.1126/science.aaq0073

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *