От седмици се въртят слухове, че учените са открили гравитационни вълни - малки вълнички в пространството и времето - от нов тип, който не е свързан със сблъскващи се черни дупки. И сега получихме окончателното потвърждение, че видяхме подобни вълни, породени от силния сблъсък на две масивни свръх плътни звезди на 100 милиона светлинни години от Земята.
Откритието е направено на 17 август от глобална мрежа от усъвършенствани гравитационни вълнови интерферометри, състоящи се от два LIGO детектора в САЩ и техния европейски братовчед Дева в Италия. Откритието е изключително важно, не на последно място, защото помага за разрешаването на някои от най-големите мистерии в астрофизиката - включително причината за ярките пламъци, известни като „изблици на гама лъчи“и може би дори произхода на тежки елементи като златото.
На следващо място - от първо лице: Мартин Хендри, професор по гравитационна астрономия и космология в университета в Глазгоу.
Като член на научноизследователското сътрудничество LIGO, бях възхитен веднага щом видях суровите данни. Следващият период определено беше най-интензивният и безсънен, но и вълнуващ, след два месеца от кариерата ми.
Съобщението идва няколко седмици, след като трима учени получиха Нобеловата награда по физика за важната си работа, довела до откриването на гравитационни вълни, обявена за първи път през февруари 2016 г. Оттогава откриването на гравитационни вълни от сблъскващи се черни дупки се доближава до нас - регистрирани са още четири подобни събития. Но доколкото знаем, сблъсъкът на черни дупки само отваря прозорец към тъмната страна на Вселената. Не можахме да уловим светлината от подобни събития с никакви инструменти.
Но GW170817 - заглавието на събитието от 17 август - промени всичко. Защото източникът на вълните този път бяха две „неутронни звезди“- невероятно плътни останки от звезди с големина на град, всяка с тегло повече от слънцето. Тези звезди се втурват една около друга с гигантска скорост и след това се сливат в ужасен сблъсък, който видяхме, зашеметявайки самата тъкан на пространството и времето.
Промоционално видео:
Разрешени гатанки
Този космически концерт беше само началото. Астрономите отдавна подозират, че сливането на две неутронни звезди може да бъде увертюра за кратък изблик на гама - мощен изблик на гама лъчи, които излъчват повече енергия за части от секундата, отколкото слънцето прави за десет милиарда години. Ние наблюдаваме гама лъчи от десетилетия, но не знаехме какво ги причинява.
Въпреки това, само 1,7 секунди след като гравитационните вълни от GW170817 пристигнаха на Земята, спътникът на НАСА Ферми откри кратък изблик на гама лъчи в същия регион на небето. LIGO и Дева откриха пушечен пистолет и връзката между сблъсъците на неутронни звезди и кратките изблици на гама лъчи беше окончателно установена.
Комбинация от наблюдения на гравитационните вълни и гама-лъчи позволи да се определи положението на космическия взрив с точност до 30 квадратни градуса на небето - или 100 пъти по-голяма от пълната луна. Това от своя страна позволи на цяла батерия от астрономически телескопи, чувствителни към светлината от целия електромагнитен спектър, да претърси тази малка зона на небето за следната светлина на експлозията. И го намериха - в задната част на доста скромната галактика NGC4993, в съзвездието Хидра.
В следващите дни и седмици астрономите наблюдаваха агонията, докато жаравата от експлозията проблясваше и излизаше, красиво се сливаше в картина, описваща така наречения „килон“. Той се ражда, когато материал, богат на субатомни частици - неутрони - от първоначалния синтез се изхвърля с висока скорост от спукване на гама лъчи. Всичко това се хвърля в заобикалящото пространство и води до производството на тежки радиоактивни елементи.
След това нестабилните елементи се разпадат до стабилно състояние с излъчване на радиация. Това води до сиянието на килонова, което потвърдихме, като съставим подробна карта. Нашите наблюдения също подкрепиха теорията, че стабилните крайни продукти на тези реакционни вериги включват изобилие от благородни метали като злато и платина. Докато подозирахме, че неутронните звезди играят ключова роля за създаването на тези елементи в космоса, сега тази хипотеза изглежда много по-непреодолима. Всъщност килоновата, образувана от остатъците от GW170817, може да произведе злато с маса, голяма колкото цялата Земя - 1000 трилиона тона.
Наблюдавайки киноновата „интимна“за първи път и виждайки колко добре се вписва в разгръщащата се астрономическа история, започнала със сливането на неутронна звезда, астрономите направиха огромен скок към разбирането на тези брутални космически събития.
Идеята, че всички сме направени от звезден прах, е невероятно популярна в културното съзнание - навсякъде, от документални филми до текстове на песни. Но умопомрачителната концепция, че златото в нашите сватбени пръстени и часовници Rolex е направено от неутронна звезда, е още по-интересна. Още по-вълнуващ е огромният потенциал, който се разкрива в радикални нови подходи към космическото изследване.
Работейки заедно - използвайки инструменти, които не само работят в целия светлинен спектър, но също са чувствителни към гравитационни вълни и дори неутрино - астрономите са готови да отворят напълно нов прозорец във Вселената. Например, те вече са използвали своите наблюдения, за да направят първото съвместно измерване на скоростта на разширение на Вселената, използвайки както гравитационни вълни, така и светлина.
Скоро ще последват нови резултати. С тази експлозия тепърва започва нова и вълнуваща ера на мултиплейърната астрономия.
Иля Кел
