Նեյտրոնային աստղերը միաձուլում են գրավիտացիոն ալիքները։ Առաջին անգամ հայտնաբերված երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից գրավիտացիոն ալիքներ

Նկարազարդման հեղինակային իրավունք Getty ImagesՊատկերի վերնագիր Երևույթը դիտվել է տիեզերական աստղադիտարանների և ցամաքային աստղադիտակների միջոցով

Գիտնականներին առաջին անգամ հաջողվել է հայտնաբերել գրավիտացիոն ալիքները երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից։

Ալիքները գրանցել են LIGO դետեկտորները ԱՄՆ-ում և իտալական Virgo աստղադիտարանը։

Հետազոտողների կարծիքով՝ նման միաձուլումների արդյունքում Տիեզերքում հայտնվում են այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են պլատինը և ոսկին։

Հայտնագործությունը կատարվել է օգոստոսի 17-ին։ ԱՄՆ-ում երկու դետեկտոր հայտնաբերել են գրավիտացիոն ազդանշանը GW170817:

Իտալիայի երրորդ դետեկտորի տվյալները հնարավորություն են տվել պարզաբանել տիեզերական իրադարձության տեղայնացումը։

«Սա այն է, ինչին մենք բոլորս սպասում էինք», - ասել է LIGO լաբորատորիայի գործադիր տնօրեն Դեյվիդ Ռեյցեն՝ մեկնաբանելով հայտնագործությունը:

Միաձուլումը տեղի է ունեցել NGC4993 գալակտիկայում, որը գտնվում է Երկրից մոտ 130 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա՝ Հիդրա համաստեղությունում:

Աստղերի զանգվածը տատանվում էր 1,1-ից 1,6 արեգակնային զանգվածի միջակայքում, որը գտնվում է նեյտրոնային աստղերի զանգվածային տիրույթում։ Նրանց շառավիղը 10-20 կմ է։

Աստղերը կոչվում են նեյտրոնային աստղեր, քանի որ գրավիտացիոն սեղմման գործընթացում աստղի ներսում պրոտոններն ու էլեկտրոնները միաձուլվում են, ինչի արդյունքում առաջանում է գրեթե բացառապես նեյտրոններից բաղկացած օբյեկտ։

Նման առարկաները անհավանական խտություն ունեն՝ նյութի մեկ թեյի գդալը կկշռեր մոտ մեկ միլիարդ տոննա:

Նկարազարդման հեղինակային իրավունք NSF/LIGO/SONOMA ՊԵՏԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆՊատկերի վերնագիր Նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը գիտնականների մտքում մոտավորապես այսպիսի տեսք ունի (նկարում համակարգչային մոդել է)

LIGO լաբորատորիան Լիվինգսթոնում, Լուիզիանա, փոքր շինություն է, որտեղից ուղիղ անկյան տակ են ձգվում երկու խողովակներ՝ ինտերֆերոմետրի թեւերը: Դրանցից յուրաքանչյուրի ներսում կա լազերային ճառագայթ, որը գրանցում է փոփոխություններ, որոնց երկարությամբ կարելի է հայտնաբերել գրավիտացիոն ալիքները։

LIGO դետեկտորը, որը տեղադրված է հսկայական անտառների մեջտեղում, նախագծված էր հայտնաբերելու գրավիտացիոն ալիքները, որոնք առաջացնում են լայնածավալ տիեզերական կատակլիզմներ, ինչպիսիք են նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը:

Դետեկտորը արդիականացվել է չորս տարի առաջ, և այդ ժամանակվանից այն չորս անգամ հայտնաբերել է սև խոռոչների բախումներ։

Գրավիտացիոն ալիքները, որոնք առաջանում են տիեզերքում տեղի ունեցող լայնածավալ իրադարձությունների արդյունքում, հանգեցնում են ժամանակային-տարածական աղավաղումների առաջացմանը, որոնք որոշակիորեն նման են ջրի ալիքներին:

Մեդիա նվագարկումը չի աջակցվում ձեր սարքում

Տարվա բացահայտում. ինչպիսի՞ն է նեյտրոնային աստղի բախումը:

Նրանք ձգվում և սեղմում են ամբողջ նյութը, որի միջով անցնում են գրեթե աննշան աստիճանի` մեկ ատոմի լայնությունից պակաս:

«Ես հիացած եմ նրանով, ինչ մենք արել ենք, ես առաջին անգամ սկսեցի աշխատել գրավիտացիոն ալիքների վրա, երբ դեռ ուսանող էի, այդ ժամանակվանից շատ տարիներ են անցել, եղել են վերելքներ և վայրէջքներ, բայց հիմա ամեն ինչ հավաքվել է»: ասում է LIGO-ի աշխատող, պրոֆեսոր Նորնա Ռոբերտսոնը:

«Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում մենք նախ հայտնաբերեցինք սև խոռոչների, ապա նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը, և ես զգում եմ, որ մենք նոր դաշտ ենք բացում հետազոտության համար», - ավելացնում է նա:

Գոյություն գրավիտացիոն ալիքներկանխատեսվել է Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության շրջանակներում
Տասնամյակներ պահանջվեցին տեխնոլոգիայի մշակման համար, որը հնարավորություն տվեց գրանցել ալիքները:
Գրավիտացիոն ալիքները ժամանակի և տարածության աղավաղումներ են, որոնք առաջանում են տարածության լայնածավալ իրադարձությունների արդյունքում
Արագ արագացող նյութը առաջացնում է գրավիտացիոն ալիքներ, որոնք շարժվում են լույսի արագությամբ
Ալիքների տեսանելի աղբյուրներից են նեյտրոնային աստղերի և «սև խոռոչների» միաձուլումը։
Ալիքների հետազոտությունը հիմնովին նոր դաշտ է բացում հետազոտության համար

Գիտնականները կարծում էին, որ նման մասշտաբով էներգիայի արտազատումը հանգեցրեց հազվագյուտ տարրերի ստեղծմանը, ինչպիսիք են ոսկին և պլատինը:

Բելֆաստի Քուինսի համալսարանի դոկտոր Քեյթ Մագուայրի խոսքով, ով վերլուծել է միաձուլումից առաջացած առաջին բռնկումները, այս տեսությունն այժմ ապացուցված է:

«Օգտագործելով աշխարհի ամենահզոր աստղադիտակները՝ մենք հայտնաբերեցինք, որ այս նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը հանգեցրեց ծանրության բարձր արագությամբ արտանետմանը։ քիմիական տարրերոսկին և պլատինը՝ տիեզերք»,- ասում է Մագուայրը։

«Այս նոր արդյունքները զգալի առաջընթաց են գրանցում երկարաժամկետ վեճի լուծման ուղղությամբ, թե որտեղից են գալիս երկաթից ավելի ծանր տարրերը պարբերական աղյուսակում», - ավելացնում է նա:

Նոր սահմաններ

Նեյտրոնային աստղի բախման դիտարկումները նույնպես հաստատեցին այն տեսությունը, որ այն ուղեկցվում է գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումներով։

Համեմատելով բախումից առաջացած գրավիտացիոն ալիքների մասին հավաքագրված տեղեկությունները և տվյալների հետ լույսի ճառագայթումԱստղադիտակների միջոցով հավաքված գիտնականները Տիեզերքի ընդլայնման արագությունը չափելու համար օգտագործեցին նախկինում չօգտագործված մեթոդ:

Մոլորակի ամենաազդեցիկ տեսական ֆիզիկոսներից մեկը՝ պրոֆեսոր Սթիվեն Հոքինգը, խոսելով BBC-ի հետ, այն անվանեց «սանդուղքի առաջին աստիճանը» Տիեզերքում հեռավորությունները չափելու նոր եղանակի համար:

«Տիեզերքը դիտարկելու նոր եղանակները հակված են անակնկալների, որոնցից շատերը հնարավոր չէ կանխատեսել: Մենք դեռ քսում ենք մեր աչքերը, ավելի ճիշտ՝ մաքրում ենք մեր ականջները՝ առաջին անգամ գրավիտացիոն ալիքների ձայնը լսելուց հետո», - ասաց Հոքինգը:

Նկարազարդման հեղինակային իրավունքՆ.Ս.Ֆ.Պատկերի վերնագիր LIGO աստղադիտարանի համալիր Լիվինգսթոնում: Շենքից դուրս են գալիս «ուսերը»՝ խողովակներ, որոնց ներսից վակուումով անցնում են լազերային ճառագայթները.

Այժմ LIGO համալիրի սարքավորումները արդիականացվում են։ Մեկ տարում այն երկու անգամ ավելի զգայուն կդառնա և կկարողանա սկանավորել տարածության այն հատվածը, որն ութ անգամ ավելի մեծ է, քան այժմ:

Գիտնականները կարծում են, որ ապագայում սև խոռոչների և նեյտրոնային աստղերի բախումների դիտարկումները սովորական կդառնան: Նրանք նաև հույս ունեն, որ կկարողանան դիտարկել այնպիսի առարկաներ, որոնք այսօր նույնիսկ չեն պատկերացնում, և աստղագիտության մեջ նոր դարաշրջան կսկսեն:

ESO/L. Calçada/M. Կորնմեսեր

Պատմության մեջ առաջին անգամ գիտնականները գրավիտացիոն ալիքներ են գրանցել երկու նեյտրոնային աստղերի՝ մեր Արեգակի զանգվածով և Մոսկվայի չափերով գերխիտ օբյեկտների միաձուլումից: Հետագա գամմա-ճառագայթների պոռթկումը և կիլոնովայի պայթյունը դիտարկվել են մոտ 70 ցամաքային և տիեզերական աստղադիտարանների կողմից. նրանք կարողացել են տեսնել տեսաբանների կողմից կանխատեսված ծանր տարրերի, այդ թվում՝ ոսկու և պլատինի սինթեզի գործընթացը և հաստատել վարկածների ճիշտությունը: խորհրդավոր կարճ գամմա ճառագայթների բնույթը, հաղորդում է համագործակցության մամուլի ծառայությունը LIGO/Virgo-ն, Եվրոպական հարավային աստղադիտարանը և Լոս Քամբրես աստղադիտարանը: Դիտարկման արդյունքները կարող են լույս սփռել Տիեզերքի վրա և դրա վրա:

2017 թվականի օգոստոսի 17-ի առավոտյան (արևելյան ափի ժամանակով ժամը 8:41-ին, երբ Մոսկվայում ժամը 15:41-ն էր), LIGO գրավիտացիոն ալիքի աստղադիտարանի երկու դետեկտորներից մեկի ավտոմատ համակարգերը հայտնաբերել են գրավիտացիոն ալիքի ժամանումը: ալիք տիեզերքից. Ազդանշանը նշանակվել է GW170817, ինչը հինգերորդ անգամ է գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերումից ի վեր, երբ դրանք առաջին անգամ հայտնաբերվել են 2015 թվականին: Ընդամենը երեք օր առաջ LIGO աստղադիտարանը Եվրոպական Կույս նախագծի հետ միասին առաջին անգամ գրավիտացիոն ալիք էր հայտնաբերել։

Այնուամենայնիվ, այս անգամ, գրավիտացիոն իրադարձությունից ընդամենը երկու վայրկյան անց, Fermi տիեզերական աստղադիտակը գրանցեց գամմա ճառագայթների բռնկում հարավային երկնքում: Գրեթե նույն պահին Եվրոպա-ռուսական INTEGRAL տիեզերական աստղադիտարանը տեսել է բռնկումը։

LIGO-ի տվյալների վերլուծության ավտոմատացված համակարգերը եզրակացրել են, որ այս երկու իրադարձությունների համընկնումը չափազանց քիչ հավանական է: Խուզարկության ժամանակ լրացուցիչ տեղեկություններԲացահայտվել է, որ երկրորդ LIGO դետեկտորը նույնպես տեսել է գրավիտացիոն ալիքը, սակայն չի հայտնաբերվել Եվրոպական Կույս գրավիտացիոն աստղադիտարանի կողմից։ Աշխարհի աստղագետները զգոնության մեջ էին. շատ աստղադիտարաններ, ներառյալ Եվրոպական հարավային աստղադիտարանը և Hubble տիեզերական աստղադիտակը, սկսեցին որոնել գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրը և գամմա-ճառագայթների պայթյունը:

Կիլոնովայի պայծառության և գույնի փոփոխություն պայթյունից հետո

Առաջադրանքը հեշտ չէր. LIGO/Virgo-ի, Fermi-ի և INTEGRAL-ի համակցված տվյալները հնարավորություն տվեցին ուրվագծել 35 քառակուսի աստիճան տարածք՝ սա մի քանի հարյուր լուսնային սկավառակների մոտավոր տարածքն է: Միայն 11 ժամ անց փոքր Swope աստղադիտակը մետր երկարությամբ հայելիով, որը տեղակայված է Չիլիում, վերցրեց ենթադրյալ աղբյուրի առաջին պատկերը. այն կարծես շատ պայծառ աստղ լիներ Հիդրա համաստեղության NGC 4993 էլիպսաձև գալակտիկայի կողքին: Հաջորդ հինգ օրվա ընթացքում աղբյուրի պայծառությունն իջավ 20 անգամ, և գույնը աստիճանաբար կապույտից փոխվեց կարմիրի: Այս ամբողջ ընթացքում օբյեկտը դիտարկվում էր բազմաթիվ աստղադիտակներով ռենտգենից մինչև ինֆրակարմիր միջակայքում, մինչև սեպտեմբերին գալակտիկան չափազանց մոտ էր Արեգակին և անհասանելի դարձավ դիտման համար:

Գիտնականները եզրակացրել են, որ բռնկման աղբյուրը գտնվում է NGC 4993 գալակտիկայում՝ Երկրից մոտ 130 միլիոն լուսատարի հեռավորության վրա: Սա աներևակայելի մոտ է մինչ այժմ, գրավիտացիոն ալիքները մեզ են հասել միլիարդավոր լուսային տարիների հեռավորություններից: Այս մոտիկության շնորհիվ մենք կարողացանք լսել նրանց։ Ալիքի աղբյուրը երկու օբյեկտների միաձուլումն էր, որոնց զանգվածը 1,1-ից 1,6 արեգակնային զանգվածի միջակայքում էր. դրանք կարող էին լինել միայն նեյտրոնային աստղեր:

Գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրի լուսանկարը՝ NGC 4993, կենտրոնում տեսանելի է բռնկում

VLT / VIMOS. VLT/MUSE, MPG/ESO

Ինքնին պոռթկումը «հնչեց» շատ երկար ժամանակ՝ մոտ 100 վայրկյան, սև անցքերի միաձուլումն առաջացրեց վայրկյանի մի մասի պոռթկումներ։ Զույգ նեյտրոնային աստղերը պտտվում էին ընդհանուր զանգվածի կենտրոնի շուրջ՝ աստիճանաբար կորցնելով էներգիան գրավիտացիոն ալիքների տեսքով և մոտենալով միմյանց։ Երբ նրանց միջև հեռավորությունը կրճատվեց մինչև 300 կիլոմետր, գրավիտացիոն ալիքները բավական հզոր դարձան, որպեսզի ընկնեն LIGO/Virgo գրավիտացիոն դետեկտորների զգայունության գոտի: Երբ երկու նեյտրոնային աստղերը միաձուլվում են մեկ կոմպակտ օբյեկտի մեջ (նեյտրոնային աստղ կամ սև խոռոչ), տեղի է ունենում գամմա ճառագայթման հզոր պոռթկում:

Աստղագետները նման գամմա-ճառագայթների պոռթկումներն անվանում են կարճ գամմա-ճառագայթների պոռթկումներ, որոնք հայտնաբերում են մոտավորապես շաբաթը մեկ անգամ: Եթե գամմա ճառագայթների երկարատև պայթյունների բնույթն ավելի պարզ է (դրանց աղբյուրները գերնոր աստղերի պայթյուններն են), ապա կարճ պոռթկումների աղբյուրների վերաբերյալ կոնսենսուս չի եղել։ Կար վարկած, որ դրանք առաջանում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում։

Այժմ գիտնականներին հաջողվել է առաջին անգամ հաստատել այս վարկածը, քանի որ գրավիտացիոն ալիքների շնորհիվ մենք գիտենք միաձուլված բաղադրիչների զանգվածը, ինչը ապացուցում է, որ դրանք նեյտրոնային աստղեր են:

«Տասնամյակներ շարունակ մենք կասկածում էինք, որ գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումները նեյտրոնային աստղերի միաձուլման պատճառ են դառնում: Այժմ, շնորհիվ LIGO-ի և Virgo-ի տվյալների այս իրադարձության մասին, մենք ունենք պատասխանը: «Գրավիտացիոն ալիքները մեզ ասում են, որ միաձուլվող մարմինները նեյտրոնային աստղերին համապատասխան զանգվածներ են ունեցել, և գամմա-ճառագայթների պոռթկումը մեզ ասում է, որ այդ մարմինները դժվար թե լինեն սև խոռոչներ, քանի որ սև խոռոչների բախումները չպետք է ճառագայթում առաջացնեն», - ասում է Ջուլի ՄաքԷներին: Ծրագրի գիտնական Ֆերմի կենտրոնում NASA Goddard Space Flight.

Բացի այդ, աստղագետներն առաջին անգամ միանշանակ հաստատում են ստացել կիլոնովա (կամ «մակրոն») բռնկումների գոյության մասին, որոնք մոտ 1000 անգամ ավելի հզոր են, քան սովորական նորաոների բռնկումները։ Տեսաբանները կանխատեսում էին, որ կիլոնովաները կարող են առաջանալ նեյտրոնային աստղերի կամ նեյտրոնային աստղի և սև խոռոչի միաձուլումից:

Սա առաջացնում է ծանր տարրերի սինթեզի գործընթացը՝ հիմնված միջուկների կողմից նեյտրոնների գրավման վրա (r-գործընթաց), որի արդյունքում ծանր տարրերից շատերը, ինչպիսիք են ոսկին, պլատինը կամ ուրանը, հայտնվել են Տիեզերքում:

Գիտնականների կարծիքով՝ մեկ կիլոնովա պայթյունից կարող է հսկայական քանակությամբ ոսկի արտադրվել՝ Լուսնի զանգվածից մինչև տասնապատիկ: Մինչ այժմ միայն մեկ անգամ է նկատվել իրադարձություն, որ .

Այժմ, առաջին անգամ, աստղագետները կարողացան դիտել ոչ միայն կիլոնովայի ծնունդը, այլև դրա «աշխատանքի» արտադրանքը։ Hubble և VLT (Very Large Telescope) աստղադիտակների միջոցով ստացված սպեկտրները ցույց են տվել ցեզիումի, տելուրիումի, ոսկու, պլատինի և այլ ծանր տարրերի առկայությունը, որոնք առաջացել են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ։

«Մինչ այժմ մեր ստացած տվյալները հիանալի կերպով համապատասխանում են տեսությանը: Սա տեսաբանների համար հաղթանակ է, LIGO և Virgo աստղադիտարանների կողմից գրանցված իրադարձությունների բացարձակ իրականության հաստատում և ESO-ի ուշագրավ ձեռքբերում, որը կարողացավ ստանալ կիլոնովա նման դիտարկումներ», - ասում է Ստեֆանո Կովինոն, առաջին հեղինակը: թղթերից մեկը Բնության աստղագիտություն.

Գիտնականները դեռևս պատասխան չունեն այն հարցին, թե ինչ է մնում նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից հետո՝ դա կարող է լինել կամ սև խոռոչ, կամ նոր նեյտրոնային աստղ, բացի այդ, լիովին պարզ չէ, թե ինչու է գամմա-ճառագայթի պայթյունը պարզվել: լինել համեմատաբար թույլ.

Գրավիտացիոն ալիքները տարածություն-ժամանակի երկրաչափության թրթռումների ալիքներ են, որոնց գոյությունը կանխատեսել էր հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը։ Առաջին անգամ դրանց հուսալի հայտնաբերումը հաղորդվել է LIGO համագործակցության կողմից 2016 թվականի փետրվարին՝ Էյնշտեյնի կանխատեսումներից 100 տարի անց: Դուք կարող եք ավելին կարդալ այն մասին, թե ինչ են գրավիտացիոն ալիքները և ինչպես կարող են դրանք օգնել տիեզերքի ուսումնասիրությանը մեր հատուկ նյութերում՝ «» և «»:

Ալեքսանդր Վոյտյուկ

Դիտարկման արդյունքները կարող են ապագայում լույս սփռել նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքի և Տիեզերքում ծանր տարրերի ձևավորման առեղծվածի վրա։

Նկարչի պատկերը գրավիտացիոն ալիքների, որոնք առաջացել են երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում

Պատկեր՝ R. Hurt/Caltech-JPL

Մոսկվա. հոկտեմբերի 16. կայք - Պատմության մեջ առաջին անգամ գիտնականները գրավիտացիոն ալիքներ են գրանցել երկու նեյտրոնային աստղերի՝ մեր Արեգակի և Մոսկվայի չափսերով գերխիտ օբյեկտների միաձուլումից, հայտնում է N+1 կայքը։

Հետագա գամմա-ճառագայթների պոռթկումը և կիլոնովայի պայթյունը դիտարկվել են մոտ 70 ցամաքային և տիեզերական աստղադիտարանների կողմից. նրանք կարողացել են տեսնել տեսաբանների կողմից կանխատեսված ծանր տարրերի, այդ թվում՝ ոսկու և պլատինի սինթեզի գործընթացը և հաստատել վարկածների ճիշտությունը: խորհրդավոր կարճ գամմա ճառագայթների բնույթը, հաղորդում է համագործակցության մամուլի ծառայությունը LIGO/Virgo-ն, Եվրոպական հարավային աստղադիտարանը և Լոս Քամբրես աստղադիտարանը: Դիտարկման արդյունքները կարող են լույս սփռել նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքի և Տիեզերքում ծանր տարրերի ձևավորման առեղծվածի վրա:

Գրավիտացիոն ալիքները տարածություն-ժամանակի երկրաչափության թրթռումների ալիքներ են, որոնց գոյությունը կանխատեսել էր հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը։ LIGO-ի համագործակցությունն առաջին անգամ հայտնել է իրենց հուսալի հայտնագործության մասին 2016 թվականի փետրվարին՝ Էյնշտեյնի կանխատեսումներից 100 տարի անց:

Հաղորդվում է, որ 2017 թվականի օգոստոսի 17-ի առավոտյան (արևելյան ափի ժամանակով ժամը 08:41-ին, երբ Մոսկվայում ժամը 15:41 էր), LIGO գրավիտացիոն ալիքային աստղադիտարանի երկու դետեկտորներից մեկի ավտոմատ համակարգերը հայտնաբերել են ժամանումը: գրավիտացիոն ալիք տիեզերքից: Ազդանշանը նշանակվել է GW170817, ինչը հինգերորդ անգամ է գրավիտացիոն ալիքների հայտնաբերումից ի վեր, երբ դրանք առաջին անգամ հայտնաբերվել են 2015 թվականին: Ընդամենը երեք օր առաջ LIGO աստղադիտարանը առաջին անգամ «լսեց» գրավիտացիոն ալիք՝ Եվրոպական Կույս նախագծի հետ միասին։

LIGO-ի տվյալների վերլուծության ավտոմատացված համակարգերը եզրակացրել են, որ այս երկու իրադարձությունների համընկնումը չափազանց քիչ հավանական է: Լրացուցիչ տեղեկությունների որոնման ընթացքում պարզվել է, որ գրավիտացիոն ալիքը տեսել է նաև երկրորդ LIGO դետեկտորը, ինչպես նաև Եվրոպական Virgo գրավիտացիոն աստղադիտարանը։ Աշխարհի աստղագետները զգոնության մեջ էին. շատ աստղադիտարաններ, ներառյալ Եվրոպական հարավային աստղադիտարանը և Hubble տիեզերական աստղադիտակը, սկսեցին որոնել գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրը և գամմա-ճառագայթների պայթյունը:

Գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրի տեղայնացում NGC 4993 գալակտիկայում

Ինքնին պոռթկումը «հնչեց» շատ երկար ժամանակ՝ մոտ 100 վայրկյան տեւողությամբ պոռթկումներ ստացվեցին. Զույգ նեյտրոնային աստղերը պտտվում էին ընդհանուր զանգվածի կենտրոնի շուրջ՝ աստիճանաբար կորցնելով էներգիան գրավիտացիոն ալիքների տեսքով և մոտենալով միմյանց։ Երբ նրանց միջև հեռավորությունը կրճատվեց մինչև 300 կմ, գրավիտացիոն ալիքները բավական հզորացան, որպեսզի ընկնեն LIGO/Virgo գրավիտացիոն դետեկտորների զգայունության գոտի: Նեյտրոնային աստղերին հաջողվել է 1,5 հազար պտույտ կատարել միմյանց շուրջ։ Երբ երկու նեյտրոնային աստղեր միաձուլվում են մեկ կոմպակտ օբյեկտի մեջ (նեյտրոնային աստղ կամ սև խոռոչ), տեղի է ունենում գամմա ճառագայթման հզոր պոռթկում։

Աստղագետները նման գամմա-ճառագայթների պոռթկումներն անվանում են գամմա-ճառագայթների կարճ պոռթկումներ, որոնք հայտնաբերում են մոտավորապես շաբաթը մեկ անգամ: Նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից ստացված գամմա ճառագայթման կարճ պոռթկումը տևել է 1,7 վայրկյան:

Եթե գամմա ճառագայթների երկարատև պայթյունների բնույթն ավելի պարզ է (դրանց աղբյուրները գերնոր աստղերի պայթյուններն են), ապա կարճ պոռթկումների աղբյուրների վերաբերյալ կոնսենսուս չի եղել։ Կար վարկած, որ դրանք առաջանում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունքում։

«Տասնամյակներ շարունակ մենք կասկածում էինք, որ գամմա-ճառագայթների կարճ պոռթկումները հանգեցնում են նեյտրոնային աստղերի միաձուլման: Այժմ, շնորհիվ LIGO-ի և Virgo-ի տվյալների այս իրադարձության վերաբերյալ, մենք ունենք պատասխանը: Գրավիտացիոն ալիքները մեզ ասում են, որ միաձուլվող մարմինները ունեին նեյտրոնին համապատասխան զանգվածներ: աստղերը, և գամմա-ճառագայթների պոռթկումն ասում է, որ «այդ առարկաները հազիվ թե սև խոռոչներ լինեն, քանի որ սև խոռոչների բախումները չպետք է ճառագայթում առաջացնեն», - ասում է Ջուլի ՄաքԷներին՝ NASA Գոդարդի տիեզերական թռիչքների կենտրոնի Fermi նախագծի գիտնականը:

Ոսկու և պլատինի աղբյուր

Բացի այդ, աստղագետներն առաջին անգամ ստացան միանշանակ հաստատում կիլոնովա (կամ «մակրոն») բռնկումների գոյության մասին, որոնք մոտավորապես 1 հազար անգամ ավելի հզոր են, քան սովորական նորաոների բռնկումները: Տեսաբանները կանխատեսում էին, որ կիլոնովաները կարող են առաջանալ նեյտրոնային աստղերի կամ նեյտրոնային աստղի և սև խոռոչի միաձուլումից:

Գիտնականների կարծիքով՝ մեկ կիլոնովա պայթյունից կարող է հսկայական քանակությամբ ոսկի արտադրվել՝ Լուսնի զանգվածից մինչև տասնապատիկ: Առայժմ միայն մեկ անգամ է նկատվել մի իրադարձություն, որը կարող էր լինել կիլոնովա պայթյուն։

Բախումից 11 ժամ անց կիլոնովայի ջերմաստիճանը կազմել է 8 հազար աստիճան, իսկ ընդլայնման արագությունը հասել է վայրկյանում մոտ 100 հազար կիլոմետրի, նշում է N+1-ը՝ վկայակոչելով Sternberg State Astronomical Institute-ի (SAI) տվյալները։

ESO-ն ասում է, որ դիտարկումը գրեթե լիովին համընկնում է այն կանխատեսման հետ, թե ինչպես կվարվեն երկու նեյտրոնային աստղերը միաձուլման ժամանակ:

«Մինչ այժմ մեր ստացած տվյալները հիանալի կերպով համապատասխանում են տեսությանը: Սա տեսաբանների հաղթանակ է, LIGO և Virgo աստղադիտարանների կողմից գրանցված իրադարձությունների բացարձակ իրականության հաստատում և ESO-ի ուշագրավ ձեռքբերում, որը կարողացավ. Կիլոնովայի նման դիտարկումներ ստանալու համար»,- ասում է Ստեֆանո Կովինոն՝ Nature Astronomy-ի հոդվածներից մեկի առաջին հեղինակը։

Ահա թե ինչպես են աստղագետները տեսել նեյտրոնային աստղերի բախումը

LIGO-Virgo համագործակցությունը, 70 աստղադիտարանների աստղագետների հետ միասին, այսօր հայտարարեց գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական տիրույթում երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլման դիտարկման մասին. նրանք տեսան գամմա ճառագայթների պայթյուն, ինչպես նաև ռենտգեն, ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի ինֆրակարմիր և ռադիոհաղորդումներ:

Նեյտրոնային աստղի բախման նկարազարդում։ Նեղ անկյունագծային արտանետումը գամմա ճառագայթների հոսք է: Աստղերի շուրջը շողացող ամպը տեսանելի լույսի աղբյուրն է, որը դիտվում է աստղադիտակներով միաձուլումից հետո: Վարկ՝ NSF/LIGO/Sonoma State University/Aurore Simonnet

Գամմա-ճառագայթների պայթյունի, գրավիտացիոն ալիքների և տեսանելի լույսի համակցված դիտարկումը թույլ տվեց որոշել ոչ միայն երկնքի այն տարածքը, որտեղ տեղի է ունեցել իրադարձությունը, այլև NGC 4993 գալակտիկան, որին պատկանում էին աստղերը:

Երկնքում գտնվելու վայրի որոշում տարբեր դետեկտորների միջոցով

Ի՞նչ կարող ենք ասել նեյտրոնային աստղերի մասին:

Աստղագետները տասնամյակներ շարունակ նկատում են գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումներ, բայց հստակ չգիտեն, թե ինչպես են դրանք տեղի ունենում: Հիմնական ենթադրությունն այն էր, որ այս պայթյունը նեյտրոնային աստղերի միաձուլման արդյունք էր, և այժմ այս իրադարձությունից գրավիտացիոն ալիքների դիտարկումը հաստատել է տեսությունը:

Երբ նեյտրոնային աստղերը բախվում են, նրանց նյութի մեծ մասը միաձուլվում է մեկ գերզանգվածային օբյեկտի մեջ՝ արձակելով գամմա ճառագայթների «կրակագնդիկ» (այդ կարճատև գամմա ճառագայթումը հայտնաբերվել է գրավիտացիոն ալիքներից երկու վայրկյան անց)։ Դրանից հետո առաջանում է այսպես կոչված կիլոնովան, երբ նեյտրոնային աստղերի բախումից հետո մնացած նյութը տարվում է բախման վայրից՝ լույս արձակելով։ Այս ճառագայթման սպեկտրի դիտարկումը թույլ տվեց պարզել, որ ծանր տարրերը, ինչպիսին ոսկին է, ծնվում են հենց կիլոնովաների արդյունքում: Գիտնականները դեպքից հետո շաբաթներ շարունակ դիտել են հետմնացքը՝ տվյալներ հավաքելով աստղերում տեղի ունեցող գործընթացների մասին, և սա կիլոնովա առաջին հուսալի դիտարկումն էր:

Նեյտրոնային աստղերը գերխիտ օբյեկտներ են, որոնք ձևավորվել են գերնոր աստղերի պայթյունից հետո: Աստղում ճնշումն այնքան մեծ է, որ առանձին ատոմներ գոյություն չունեն, իսկ աստղի ներսում կա նեյտրոնների, պրոտոնների և այլ մասնիկների հեղուկ «ապուր»: Նեյտրոնային աստղը նկարագրելու համար գիտնականներն օգտագործում են վիճակի հավասարումը, որը կապում է նյութի ճնշումն ու խտությունը։ Կան վիճակի շատ հնարավոր հավասարումներ, բայց գիտնականները չգիտեն, թե որոնք են ճիշտ, ուստի գրավիտացիոն դիտարկումները կարող են օգնել լուծելու հարցը: Այս պահին դիտարկված ազդանշանը հստակ պատասխան չի տալիս, բայց օգնում է աստղի ձևի հետաքրքիր գնահատականներ տալ (որը կախված է երկրորդ աստղի գրավիտացիոն ձգողականությունից):

Հետաքրքիր բացահայտումն այն էր, որ դիտարկված կարճ գամմա-ճառագայթների պոռթկումը ամենամոտն է Երկրին, բայց միևնույն ժամանակ չափազանց աղոտ նման հեռավորության համար: Գիտնականները մի քանի հնարավոր բացատրություններ են առաջարկել. միգուցե գամմա ճառագայթի պայծառությունն անհավասար էր, կամ մենք տեսանք միայն դրա ծայրը: Համենայն դեպս, հարց է առաջանում. նախկինում աստղագետները չէին ենթադրում, որ նման թույլ պոռթկումները կարող են տեղակայվել այդքան մոտ, և կարո՞ղ էին նրանք այդ ժամանակ բաց թողնել նույն թույլ պոռթկումները կամ սխալ մեկնաբանել դրանք որպես ավելի հեռավոր: Գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական տիրույթներում համակցված դիտարկումները կարող են օգնել պատասխան տալ, սակայն դետեկտորի զգայունության այս մակարդակում նման դիտարկումները բավականին հազվադեպ կլինեն՝ միջինը տարեկան 0,1-1,4:

Բացի գրավիտացիոն և էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, նեյտրոնային աստղերը միաձուլման գործընթացում արտանետում են նեյտրինոների հոսքեր։ Նեյտրինո դետեկտորները նույնպես աշխատել են դեպքից այս հոսքերը որոնելու համար, բայց ոչինչ չեն հայտնաբերել: Ընդհանուր առմամբ, այս արդյունքը սպասելի էր. ինչպես գամմա-ճառագայթների պայթյունի դեպքում, իրադարձությունը չափազանց մռայլ է (կամ մենք այն դիտում ենք բարձր անկյան տակ), որպեսզի դետեկտորները տեսնեն այն:

Գրավիտացիոն ալիքների արագություն

Քանի որ գրավիտացիոն ալիքները և լուսային ազդանշանը ծագել են միևնույն աղբյուրից՝ շատ մեծ հավանականությամբ (5,3 սիգմա), իսկ առաջին լուսային ազդանշանը հասել է գրավիտացիոն ազդանշանից 1,7 վայրկյան հետո, մենք կարող ենք սահմանափակել գրավիտացիոն ալիքների տարածման արագությունը շատ բարձր ճշգրտությամբ։ . Ենթադրելով, որ լույսը և գրավիտացիոն ալիքները միաժամանակ արտանետվել են, իսկ ազդանշանների միջև ուշացումը պայմանավորված է գրավիտացիայի ավելի արագ լինելու պատճառով, կարելի է վերին սահման ստանալ: Ավելի ցածր գնահատական կարելի է ստանալ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման մոդելներից. ենթադրենք, որ լույսն արտանետվել է գրավիտացիոն ալիքներից 10 վայրկյան անց (այդ պահին բոլոր գործընթացները պետք է ավարտված լինեին) և գրավիտացիոն ալիքներին հասնել մինչև Երկիր հասնելը: Արդյունքում, ձգողության արագությունը մեծ ճշգրտությամբ հավասար է լույսի արագությանը

Ավելի ցածր գնահատման համար դուք կարող եք օգտագործել մեծ ուշացում արտանետումների միջև և նույնիսկ ենթադրել, որ լույսի ազդանշանն առաջինն է արձակվել, ինչը կնվազեցնի ճշգրտությունը համաչափ: Բայց նույնիսկ այս դեպքում գնահատականը չափազանց ճշգրիտ է։

Օգտագործելով ազդանշանների միջև ուշացման մասին նույն գիտելիքները, դուք կարող եք զգալիորեն մեծացնել Լորենցի ինվարիանտության գնահատումների ճշգրտությունը (Լորենցի փոխակերպման տակ ձգողականության և լույսի վարքագծի տարբերությունը) և համարժեքության սկզբունքը:

Գիտնականները չափեցին Հաբլի հաստատունը այլ կերպ՝ դիտարկելով Պլանկի աստղադիտակի տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթման պարամետրերը և ստացան Հաբլի հաստատունի այլ արժեք, որը չի համապատասխանում SHoES չափումների հետ: Այս տարբերությունը չափազանց մեծ է վիճակագրական լինելու համար, սակայն գնահատականների անհամապատասխանության պատճառները դեռ հայտնի չեն: Հետևաբար, անհրաժեշտ է անկախ չափում:

Հաբլի հաստատունի հավանականության բաշխումը գրավիտացիոն ալիքների միջոցով (կապույտ): Կետավոր գիծը ցույց է տալիս 1σ և 2σ միջակայքերը (68,3% և 95,4%)։ Համեմատության համար 1σ և 2σ ինտերվալները ցույց են տրված նախորդ գնահատականների համար՝ Planck (կանաչ) և SHoES (նարնջագույն), որոնք չեն համընկնում միմյանց հետ:

Այս դեպքում գրավիտացիոն ալիքները խաղում են ստանդարտ մոմերի դեր (և կոչվում են ստանդարտ sirens): Դիտարկելով Երկրի վրա ազդանշանի ամպլիտուդը և նմանակելով դրա ամպլիտուդն աղբյուրում, կարելի է գնահատել, թե որքան է այն նվազել և դրանով իսկ իմանալ աղբյուրի հեռավորությունը՝ անկախ Հաբլի հաստատունի կամ նախորդ չափումների մասին որևէ ենթադրությունից: Լույսի ազդանշանի դիտարկումը թույլ տվեց մեզ որոշել գալակտիկան, որտեղ գտնվում էին նեյտրոնային աստղերի զույգը, և այս գալակտիկայի հեռացման արագությունը լավ հայտնի էր նախորդ չափումներից: Արագության և հեռավորության միջև կապը Հաբլի հաստատունն է: Կարևոր է, որ նման գնահատականը լիովին անկախ լինի նախորդ գնահատականներից կամ տիեզերական հեռավորության սանդղակից:

Մեկ չափումը բավարար չէր Planck-ի և ShoES-ի գնահատականների տարբերությունների առեղծվածը լուծելու համար, բայց ընդհանուր առմամբ գնահատումն արդեն իսկ լավ համընկնում է հայտնի արժեքների հետ: Հաշվի առնելով, որ նախկին գնահատականները հիմնված են երկար տարիների ընթացքում հավաքագրված վիճակագրության վրա, սա շատ նշանակալի արդյունք է:

Մի փոքր LIGO-ի և անսարքությունների մասին

Վերևի վահանակը ցույց է տալիս LIGO-Livingston տվյալների անսարքությունը, ինչպես նաև հստակ ցույց է տալիս ծլվլոցների առկայությունը: Ներքևի վահանակը ցույց է տալիս տատանման առանց հարթության ամպլիտուդը, «լարումը» (այն քանակությունը, որը մենք օգտագործում ենք LIGO-ում և Virgo-ում ազդանշանի ուժգնությունը նկարագրելու համար) անսարքության պահին
(ընդամենը տևում է մոտ 1/4 վայրկյան), բայց շատ ուժեղ ազդանշան: Ճնշումը նվազեցնում է անսարքությունը մինչև նարնջագույն կորի մակարդակը, որը ցույց է տալիս ֆոնային աղմուկի մակարդակը, որը միշտ առկա է LIGO դետեկտորներում:

LIGO-ի դետեկտորներից միայն մեկն է տեսել ազդանշանը ավտոմատ ռեժիմում, քանի որ իրադարձության պահին Livingston դետեկտորը անսարքություն է ունեցել: Այս տերմինը վերաբերում է աղմուկի պոռթկումին, որը նման է ռադիոյում ստատիկ ձայնի բարձրացմանը: Չնայած գրավիտացիոն ալիքի ազդանշանը հստակ տեսանելի էր մարդու աչքին, ավտոմատացումը կտրում է նման տվյալները: Հետևաբար, անհրաժեշտ էր մաքրել անսարքությունը ազդանշանից, նախքան տվյալները կօգտագործվեն դետեկտորի կողմից: Խափանումները մշտապես հայտնվում են դետեկտորներում՝ մոտավորապես մի քանի ժամը մեկ: Գիտնականները դրանք դասակարգում են ըստ ձևի և տևողության և օգտագործում են այս գիտելիքները դետեկտորները բարելավելու համար: Դուք կարող եք օգնել նրանց դա անել GravitySpy նախագծի միջոցով, որտեղ օգտատերերը որոնում և դասակարգում են LIGO-ի տվյալների խափանումները՝ գիտնականներին օգնելու համար:

Անպատասխան հարցեր

Հայտնի սև խոռոչները, նեյտրոնային աստղերը և դրանց միաձուլումները: Կա միջին զանգվածների մի շրջան, որտեղ մենք ոչինչ չգիտենք կոմպակտ օբյեկտների գոյության մասին։ Վարկ՝ LIGO-Virgo/Հյուսիսարևմտյան/Ֆրանկ Էլավսկի

Մենք հայտնաբերեցինք գրավիտացիոն ալիքներ երկու կոմպակտ օբյեկտներից, և էլեկտրամագնիսական ճառագայթման դիտարկումը թույլ է տալիս ենթադրել, որ դրանցից մեկը նեյտրոնային աստղ է: Բայց երկրորդը կարող է լինել նաև ցածր զանգվածի սև խոռոչ, և թեև նախկինում ոչ ոք չի տեսել նման սև խոռոչներ, տեսականորեն դրանք կարող են գոյություն ունենալ: GW170817-ի դիտարկումից հաստատ հնարավոր չէ պարզել, թե արդյոք դա երկու նեյտրոնային աստղերի բախում էր, թեև ավելի հավանական է։

Երկրորդ հետաքրքիր կետը՝ ի՞նչ դարձավ այս օբյեկտը միաձուլումից հետո։ Այն կարող է դառնալ կա՛մ գերզանգվածային նեյտրոնային աստղ (հայտնի ամենազանգվածային), կա՛մ հայտնի ամենաթեթև սև խոռոչը: Ցավոք, այս հարցին պատասխանելու համար դիտորդական անբավարար տվյալներ կան:

Եզրակացություն

Բոլոր ալիքների երկարություններում նեյտրոնային աստղերի միաձուլման դիտարկումը զարմանալիորեն հարուստ ֆիզիկայի իրադարձություն է: Միայն այս երկու ամսվա ընթացքում գիտնականների ստացած տվյալների քանակը նրանց թույլ է տվել մի քանի տասնյակ հրապարակումներ պատրաստել, և շատ ավելին կլինեն, երբ տվյալները հանրությանը հասանելի դառնան։ Նեյտրոնային աստղերի ֆիզիկան շատ ավելի հարուստ է և ավելի հետաքրքիր, քան ֆիզիկանսև խոռոչներ - մենք կարող ենք ուղղակիորեն փորձարկել նյութի գերխիտ վիճակի ֆիզիկան, ինչպես նաև քվանտային մեխանիկա ուժեղ գրավիտացիոն դաշտերի պայմաններում: Այս եզակի հնարավորությունը կարող է օգնել մեզ վերջապես գտնել հարաբերականության ընդհանուր տեսության և քվանտային ֆիզիկայի միջև կապը, որը մինչ այժմ մեզանից խուսափել է:

Այս բացահայտումը ևս մեկ անգամ ցույց է տալիս, թե որքան կարևոր է ժամանակակից ֆիզիկայում հազարավոր մարդկանց բազմաթիվ համագործակցությունների համատեղ աշխատանքը։

Reddit AMA

Ավանդաբար, LIGO-ի գիտնականները Reddit-ում պատասխանում են օգտատերերի հարցերին, ես դա խորհուրդ եմ տալիս:
Դա տեղի կունենա հոկտեմբերի 17-ին և 18-ին Մոսկվայի ժամանակով ժամը 18:00-ից: Միջոցառման հղումը հասանելի կլինի մեկնարկի պահին:

հարաբերականության ընդհանուր տեսություն

hubble աստղադիտակ

պլանկի աստղադիտակ

Ավելացնել պիտակներ

Հոկտեմբերի 16-ին աստղագետները հայտնեցին, որ օգոստոսի 17-ին պատմության մեջ առաջին անգամ գրավիտացիոն ալիքները երկուսի միաձուլումից. նեյտրոնային աստղեր. Դիտարկումներում ներգրավված են գիտնականների 70 խմբեր, և 4600 աստղագետներ՝ աշխարհի բոլոր աստղագետների ավելի քան մեկ երրորդը, դարձել են այս իրադարձությանը նվիրված հոդվածներից մեկի համահեղինակները: N+1 կայքը ծավալուն հոդվածում բացատրել է, թե ինչու է սա կարևոր հայտնագործություն և ինչ հարցերի կօգնի պատասխանել։

Ինչպե՞ս եղավ այդ ամենը:

2017 թվականի օգոստոսի 17-ին, Մոսկվայի ժամանակով ժամը 15:41:04-ին, Հենֆորդում (Վաշինգտոն) գտնվող LIGO աստղադիտարանի դետեկտորը ռեկորդային երկարությամբ գրավիտացիոն ալիք է լսել. ազդանշանը տևել է մոտ հարյուր վայրկյան: Սա շատ երկար ժամանակահատված է. համեմատության համար նշենք, որ գրավիտացիոն ալիքների նախորդ չորս ձայնագրությունները տևել են երեք վայրկյանից ոչ ավելի: Ավտոմատ ծանուցման ծրագիրը ակտիվացել է: Աստղագետները ստուգել են տվյալները՝ պարզվել է, որ երկրորդ LIGO դետեկտորը (Լուիզիանայում) նույնպես հայտնաբերել է ալիքը, սակայն կարճատև աղմուկի պատճառով ավտոմատ ձգանը չի աշխատել։

Հենֆորդի դետեկտորից 1,7 վայրկյան ուշ, որն ինքնուրույն անջատվեց ավտոմատ համակարգՖերմի և Ինտեգրալ աստղադիտակները տիեզերական գամմա-ճառագայթների աստղադիտարաններ են, որոնք դիտարկում են Տիեզերքի ամենաբարձր էներգիայի իրադարձություններից մի քանիսը: Գործիքները հայտնաբերեցին պայծառ բռնկում և մոտավորապես որոշեցին դրա կոորդինատները: Ի տարբերություն գրավիտացիոն ազդանշանի՝ բռնկումը տևեց ընդամենը երկու վայրկյան։ Հետաքրքիր է, որ ռուս-եվրոպական «Ինտեգրալը» նկատել է գամմա-ճառագայթի պայթյունը «կողային տեսողությամբ»՝ հիմնական դետեկտորի «պաշտպանիչ բյուրեղներով»: Այնուամենայնիվ, դա չխանգարեց ազդանշանի եռանկյունացմանը:

Մոտ մեկ ժամ անց LIGO-ն տեղեկատվություն ուղարկեց գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրի հնարավոր կոորդինատների մասին. այս տարածքը բացահայտվեց շնորհիվ այն բանի, որ Կույս դետեկտորը նույնպես նկատեց ազդանշանը: Այն ուշացումներից, որոնցով դետեկտորները սկսեցին ազդանշան ստանալ, պարզ դարձավ, որ, ամենայն հավանականությամբ, աղբյուրը գտնվում է ք. հարավային կիսագնդումազդանշանը սկզբում հասել է Կույսին և միայն այն ժամանակ, 22 միլիվայրկյան անց, գրանցվել է LIGO աստղադիտարանի կողմից: Որոնման համար առաջարկվող նախնական տարածքը հասել է 28 քառակուսի աստիճանի, որը համարժեք է Լուսնի հարյուրավոր տարածքներին։

Հաջորդ քայլը գամմա-ճառագայթների և գրավիտացիոն աստղադիտարանների տվյալների համատեղումն էր և ճառագայթման ճշգրիտ աղբյուրի որոնումը։ Քանի որ ոչ գամմա-ճառագայթների աստղադիտակները, ոչ էլ հատկապես գրավիտացիոն աստղադիտակները հնարավորություն չտվեցին մեծ ճշգրտությամբ գտնել անհրաժեշտ կետը, ֆիզիկոսները միանգամից մի քանի օպտիկական որոնումներ նախաձեռնեցին: Դրանցից մեկը SAI MSU-ում մշակված «MASTER» ռոբոտային աստղադիտակի օգտագործումն է:

Եվրոպական հարավային աստղադիտարանի կիլոնովա դիտարկումԵվրոպական հարավային աստղադիտարան (ESO)

Չիլիի մետրային Swope աստղադիտակին հաջողվել է հայտնաբերել ցանկալի բռնկումը հազարավոր հավանական թեկնածուների մեջ՝ գրավիտացիոն ալիքներից գրեթե 11 ժամ անց: Աստղագետները NGC 4993 գալակտիկայում նոր լուսավոր կետ են հայտնաբերել Հիդրա համաստեղությունում, որի պայծառությունը չի գերազանցել 17 մագնիտուդը։ Նման օբյեկտը բավականին հասանելի է կիսապրոֆեսիոնալ աստղադիտակներով դիտելու համար։

Դրանից հետո մոտ մեկ ժամվա ընթացքում, անկախ Swope-ից, աղբյուրը գտան ևս չորս աստղադիտարաններ, ներառյալ MASTER ցանցի արգենտինական աստղադիտակը: Դրանից հետո սկսվեց լայնածավալ դիտորդական արշավ, որին միացան Հարավային Եվրոպայի աստղադիտարանի աստղադիտակները, Հաբլը, Չանդրան, VLA ռադիոաստղադիտակների զանգվածը և շատ այլ գործիքներ. իրադարձություններ. Ինը օր անց աստղագետներին հաջողվեց պատկեր ստանալ Ռենտգենյան տիրույթ, իսկ 16 օր հետո՝ ռադիոհաճախականությամբ։ Ցավոք, որոշ ժամանակ անց Արևը մոտեցավ գալակտիկային և սեպտեմբերին դիտարկումներն անհնարին դարձան։

Ինչո՞վ է պայմանավորված պայթյունը.

Շատ էլեկտրամագնիսական տիրույթներում պայթյունի այս բնորոշ օրինաչափությունը կանխատեսվել և նկարագրվել է շատ վաղուց: Այն համապատասխանում է երկու նեյտրոնային աստղերի՝ նեյտրոնային նյութից բաղկացած գերկոմպակտ օբյեկտների բախմանը։

Ըստ գիտնականների՝ նեյտրոնային աստղերի զանգվածը կազմել է 1,1 և 1,6 արեգակնային զանգված (ընդհանուր զանգվածը որոշվել է համեմատաբար ճշգրիտ՝ մոտ 2,7 արեգակի զանգված)։ Առաջին գրավիտացիոն ալիքներն առաջացան, երբ օբյեկտների միջև հեռավորությունը 300 կիլոմետր էր:

Մեծ անակնկալը այս համակարգից Երկիր փոքր հեռավորությունն էր՝ մոտ 130 միլիոն լուսային տարի։ Համեմատության համար նշենք, որ սա ընդամենը 50 անգամ ավելի հեռու է, քան Երկրից մինչև Անդրոմեդա միգամածություն, և գրեթե մի կարգով ավելի քիչ, քան մեր մոլորակից մինչև սև անցքերը, որոնց բախումները նախկինում գրանցվել են LIGO-ի և Virgo-ի կողմից: Բացի այդ, բախումը դարձավ Երկրին գամմա-ճառագայթների կարճ պոռթկման ամենամոտ աղբյուրը:

Երկուական նեյտրոնային աստղերը հայտնի են 1974 թվականից. այդպիսի համակարգերից մեկը հայտնաբերել են Նոբելյան մրցանակակիրներ Ռասել Հուլսը և Ջոզեֆ Թեյլորը: Այնուամենայնիվ, մինչ այժմ բոլոր հայտնի կրկնակի նեյտրոնային աստղերը գտնվում էին մեր Գալակտիկայում, և նրանց ուղեծրերի կայունությունը բավարար էր, որ նրանք չբախվեին հաջորդ միլիոնավոր տարիների ընթացքում: Աստղերի նոր զույգն այնքան մոտեցավ, որ սկսվեց փոխազդեցությունը և սկսեց զարգանալ նյութի փոխանցման գործընթացը:

Երկու նեյտրոնային աստղերի բախում. Nasa անիմացիա

Միջոցառումը կոչվում էր կիլոնովա։ Բառացիորեն սա նշանակում է, որ բռնկման պայծառությունը մոտ հազար անգամ ավելի հզոր է եղել, քան նորովի բնորոշ բռնկումները՝ երկուական համակարգեր, որոնցում կոմպակտ ուղեկիցը նյութը դեպի իրեն է քաշում:

Ի՞նչ է նշանակում այս ամենը:

Հավաքված տվյալների ամբողջ շրջանակն արդեն թույլ է տալիս գիտնականներին իրադարձությունն անվանել ապագա գրավիտացիոն ալիքային աստղագիտության անկյունաքար: Երկու ամսվա ընթացքում տվյալների մշակման արդյունքների հիման վրա մոտ 30 հոդված գրվել է խոշոր ամսագրերում. ԲնությունԵվ Գիտություն, ինչպես նաև աշխատել Աստղաֆիզիկական ամսագրի նամակներև այլ գիտական հրապարակումներ։ Այս փաստաթղթերից մեկը համահեղինակվել է 4600 աստղագետների կողմից տարբեր համագործակցություններից՝ աշխարհի բոլոր աստղագետների ավելի քան մեկ երրորդը:

Սրանք այն հիմնական հարցերն են, որոնց գիտնականներն առաջին անգամ կարողացել են իսկապես պատասխանել:

Ի՞նչն է առաջացնում կարճ գամմա ճառագայթների պոռթկում:

Գամմա ճառագայթների պոռթկումները Տիեզերքի ամենաբարձր էներգիայի իրադարձություններից են: Նման մեկ պոռթկումի ուժը բավական է վայրկյանների ընթացքում շրջակա տարածություն արտանետելու այնքան էներգիա, որքան Արեգակն է առաջացնում 10 միլիոն տարվա ընթացքում: Կան կարճ և երկար գամմա ճառագայթներ; Ավելին, ենթադրվում է, որ դրանք իրենց մեխանիզմով տարբեր երեւույթներ են։ Օրինակ, հսկայական աստղերի փլուզումը համարվում է երկարատև պայթյունների աղբյուր:

Ենթադրվում է, որ գամմա ճառագայթների կարճ պոռթկումների աղբյուրները նեյտրոնային աստղերի միաձուլումն են: Սակայն մինչ օրս դրա ուղղակի ապացույցներ չեն եղել։ Նոր դիտարկումները մինչ օրս այս մեխանիզմի գոյության ամենաուժեղ ապացույցն են:

Որտեղի՞ց են գալիս ոսկին և այլ ծանր տարրերը Տիեզերքում:

Նուկլեոսինթեզը՝ աստղերի միջուկների միաձուլումը, հնարավորություն է տալիս ստանալ քիմիական տարրերի հսկայական տեսականի: Թեթև միջուկների համար միաձուլման ռեակցիաներն ընթանում են էներգիայի արտազատմամբ և ընդհանուր առմամբ էներգետիկ առումով բարենպաստ են։ Այն տարրերի համար, որոնց զանգվածը մոտ է երկաթի զանգվածին, էներգիայի ստացումն այլևս այնքան էլ մեծ չէ: Դրա պատճառով աստղերում երկաթից ծանր տարրեր գրեթե չեն ձևավորվում, բացառությամբ գերնոր աստղերի պայթյունների: Բայց դրանք լիովին անբավարար են Տիեզերքում ոսկու, լանտանիդների, ուրանի և այլ ծանր տարրերի տարածվածությունը բացատրելու համար:

1989թ.-ին ֆիզիկոսները ենթադրեցին, որ նեյտրոնային աստղերի միաձուլման ժամանակ r-nucleosynthesis-ը կարող է պատասխանատու լինել: Այս մասին ավելի մանրամասն կարող եք կարդալ աստղաֆիզիկոս Մարատ Մուսինի բլոգում։ Մինչ այժմ այս գործընթացը հայտնի էր միայն տեսականորեն։

Նոր իրադարձության սպեկտրալ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել ծանր տարրերի ծնունդի հստակ հետքեր։ Այսպիսով, շատ մեծ աստղադիտակի (VLT) և Hubble-ի սպեկտրոմետրերի շնորհիվ աստղագետները հայտնաբերեցին ցեզիումի, տելուրիումի, ոսկու և պլատինի առկայությունը։ Վկայություն կա նաև քսենոնի, յոդի և անտիմոնի առաջացման մասին։ Ֆիզիկոսները հաշվարկել են, որ բախումից դուրս է մղվել թեթեւ և ծանր տարրերի ընդհանուր զանգված, որը համարժեք է Յուպիտերի զանգվածին 40 անգամ: Միայն ոսկին, ըստ տեսական մոդելների, արտադրում է Լուսնի զանգվածից մոտ 10 անգամ:

Ի՞նչ է Հաբլի հաստատունը:

Տիեզերքի ընդլայնման արագությունը կարելի է փորձարարականորեն գնահատել՝ օգտագործելով հատուկ «ստանդարտ մոմեր»: Սրանք առարկաներ են, որոնց համար հայտնի է բացարձակ պայծառությունը, ինչը նշանակում է, որ բացարձակ և ակնհայտ պայծառության միջև կապը կարող է օգտագործվել պարզելու համար, թե որքան հեռու են դրանք: Դիտորդից տրված հեռավորության վրա ընդլայնման արագությունը որոշվում է, օրինակ, ջրածնի գծերի դոպլերային տեղաշարժով։ «Ստանդարտ մոմերի» դերը խաղում են, օրինակ, Ia տիպի գերնոր աստղերը (սպիտակ թզուկների «պայթյուններ») - ի դեպ, հենց նրանց նմուշում է ապացուցվել Տիեզերքի ընդլայնումը:

Դիտելով երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումը աստղադիտակից Պարանալի աստղադիտարանում (Չիլի) Եվրոպական հարավային աստղադիտարանում (ESO)

Հաբլ հաստատունը սահմանում է Տիեզերքի ընդլայնման արագության գծային կախվածությունը տվյալ հեռավորության վրա: Նրա արժեքի յուրաքանչյուր անկախ որոշում թույլ է տալիս ստուգել ընդունված տիեզերաբանության վավերականությունը։

Գրավիտացիոն ալիքների աղբյուրները նույնպես «ստանդարտ մոմերն» են (կամ, ինչպես դրանք կոչվում են հոդվածում, «սիրեններ»): Իրենց ստեղծած գրավիտացիոն ալիքների բնույթով կարելի է ինքնուրույն որոշել դրանց հեռավորությունը։ Սա հենց այն է, ինչից օգտվեցին աստղագետները նոր աշխատանքներից մեկում։ Արդյունքը համընկավ այլ անկախ չափումների հետ՝ հիմնված տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթման և գրավիտացիոն ոսպնյակներով օբյեկտների դիտարկումների վրա: հաստատունը մոտավորապես 62–82 կիլոմետր վայրկյան է մեկ մեգապարսեկում։ Սա նշանակում է, որ 3,2 միլիոն լուսային տարով իրարից բաժանված երկու գալակտիկաներ միջինը հեռանում են վայրկյանում 70 կիլոմետր արագությամբ։ Նեյտրոնային աստղերի նոր միաձուլումները կօգնեն բարելավել այս գնահատման ճշգրտությունը:

Ինչպե՞ս է աշխատում գրավիտացիան:

Ընդհանրապես ընդունված է այսօր ընդհանուր տեսությունհարաբերականությունը ճշգրիտ կանխատեսում է գրավիտացիոն ալիքների վարքը։ Այնուամենայնիվ քվանտային տեսությունձգողականությունը դեռ զարգացած չէ։ Կան մի քանի վարկածներ այն մասին, թե ինչպես կարող է այն կառուցվել. դրանք տեսական նախագծեր են՝ մեծ թվով անհայտ պարամետրերով: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման և գրավիտացիոն ալիքների միաժամանակյա դիտարկումը հնարավորություն կտա հստակեցնել և նեղացնել այդ պարամետրերի սահմանները, ինչպես նաև հրաժարվել որոշ վարկածներից:

Օրինակ, այն փաստը, որ գրավիտացիոն ալիքները հասել են գամմա ճառագայթներից 1,7 վայրկյան առաջ, հաստատում է, որ դրանք իսկապես շարժվում են լույսի արագությամբ: Բացի այդ, ուշացումն ինքնին կարող է օգտագործվել հարաբերականության ընդհանուր տեսության հիմքում ընկած համարժեքության սկզբունքը ստուգելու համար:

Ինչպե՞ս են աշխատում նեյտրոնային աստղերը:

Նեյտրոնային աստղերի կառուցվածքը մեզ հայտնի է միայն ք ընդհանուր ուրվագիծ. Նրանք ունեն ծանր տարրերի ընդերք և նեյտրոնային միջուկ, բայց, օրինակ, մենք դեռ չգիտենք միջուկում նեյտրոնային նյութի վիճակի հավասարումը: Եվ սրանից է կախված, օրինակ, այսպիսի պարզ հարցի պատասխանը՝ կոնկրետ ի՞նչ է ձևավորվել աստղագետների նկատած բախման ժամանակ։

Երկու նեյտրոնային աստղերի միաձուլումից գրավիտացիոն ալիքների պատկերացում

Ինչպես սպիտակ թզուկները, նեյտրոնային աստղերն էլ ունեն այս գաղափարը կրիտիկական զանգված, երբ գերազանցում է, փլուզումը կարող է սկսվել: Կախված նրանից, թե արդյոք նոր օբյեկտի զանգվածը գերազանցել է կրիտիկական զանգվածը, թե ոչ, կան մի քանի սցենար. հետագա զարգացումիրադարձություններ. Եթե պարզվի, որ ընդհանուր զանգվածը չափազանց մեծ է, ապա առարկան անմիջապես կփլուզվի և վերածվի սև խոռոչի: Եթե զանգվածը փոքր-ինչ պակաս է, ապա կարող է առաջանալ անհավասարակշիռ արագ պտտվող նեյտրոնային աստղ, որը, սակայն, ի վերջո նույնպես կփլուզվի և վերածվի սև խոռոչի: Այլընտրանքային տարբերակ է մագնետարի ձևավորումը՝ արագ պտտվող նեյտրոնային փոս՝ հսկայական մեծությամբ։ մագնիսական դաշտ. Ըստ երևույթին, բախման ժամանակ մագնիսական չի ձևավորվել ուղեկցող կոշտ ռենտգենյան ճառագայթումը:

MASTER ցանցի ղեկավար Վլադիմիր Լիպունովի խոսքով՝ ներկայումս առկա տվյալները բավարար չեն պարզելու համար, թե կոնկրետ ինչ է գոյացել միաձուլման արդյունքում։ Այնուամենայնիվ, աստղագետներն արդեն ունեն մի շարք տեսություններ, որոնք կհրապարակվեն առաջիկա օրերին։ Հնարավոր է, որ հնարավոր լինի որոշել ցանկալի կրիտիկական զանգվածը նեյտրոնային աստղերի ապագա միաձուլումներից:

Վլադիմիր Կորոլև, N+1