ნეიტრონული ვარსკვლავები, რომლებიც ერწყმის გრავიტაციულ ტალღებს. პირველად აღმოჩენილი გრავიტაციული ტალღები ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებიგეტის სურათებისურათის წარწერა ფენომენი დაფიქსირდა კოსმოსური ობსერვატორიების და მიწისზე დაფუძნებული ტელესკოპების გამოყენებით

მეცნიერებმა პირველად შეძლეს გრავიტაციული ტალღების აღმოჩენა ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად.

ტალღები დაფიქსირდა LIGO-ს დეტექტორებით აშშ-ში და იტალიურ ქალწულ ობსერვატორიაში.

მკვლევარების აზრით, ასეთი შერწყმის შედეგად სამყაროში ჩნდება ისეთი ელემენტები, როგორიცაა პლატინა და ოქრო.

აღმოჩენა 17 აგვისტოს გაკეთდა. ორმა დეტექტორმა შეერთებულ შტატებში აღმოაჩინა გრავიტაციული სიგნალი GW170817.

იტალიაში მესამე დეტექტორის მონაცემებმა შესაძლებელი გახადა კოსმოსური მოვლენის ლოკალიზაციის გარკვევა.

”ეს არის ის, რასაც ჩვენ ყველა ველოდით,” - თქვა LIGO-ს ლაბორატორიის აღმასრულებელმა დირექტორმა დევიდ რეიტზემ ამ აღმოჩენაზე კომენტირებისას.

შერწყმა მოხდა გალაქტიკაში NGC4993, რომელიც დედამიწიდან დაახლოებით 130 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს ჰიდრას თანავარსკვლავედში.

ვარსკვლავების მასები მერყეობდა 1,1-დან 1,6 მზის მასამდე, რაც ნეიტრონული ვარსკვლავების მასის დიაპაზონშია. მათი რადიუსი 10-20 კმ-ია.

ვარსკვლავებს ნეიტრონულ ვარსკვლავებს უწოდებენ, რადგან გრავიტაციული შეკუმშვის პროცესში, ვარსკვლავის შიგნით პროტონები და ელექტრონები ერწყმის ერთმანეთს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ობიექტი, რომელიც შედგება თითქმის მხოლოდ ნეიტრონებისაგან.

ასეთ ობიექტებს წარმოუდგენელი სიმკვრივე აქვთ - მატერიის ჩაის კოვზი დაახლოებით მილიარდ ტონას იწონის.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებები NSF/LIGO/SONOMA სახელმწიფო უნივერსიტეტისურათის წარწერა ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა მეცნიერთა გონებაში დაახლოებით ასე გამოიყურება (სურათზე არის კომპიუტერული მოდელი)

LIGO ლაბორატორია ლივინგსტონში, ლუიზიანა, არის პატარა შენობა, საიდანაც ორი მილი სწორი კუთხით ვრცელდება - ინტერფერომეტრის მკლავები. თითოეული მათგანის შიგნით არის ლაზერის სხივი, რომელიც აფიქსირებს ცვლილებებს, რომლის სიგრძეშიც შეიძლება გამოვლინდეს გრავიტაციული ტალღები.

LIGO დეტექტორი, რომელიც განთავსებულია უკიდეგანო ტყეების შუაგულში, შექმნილია გრავიტაციული ტალღების აღმოსაჩენად, რომლებიც წარმოქმნიან ფართომასშტაბიან კოსმოსურ კატაკლიზმებს, როგორიცაა ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა.

დეტექტორი ოთხი წლის წინ განახლდა და მას შემდეგ ოთხჯერ აღმოაჩინა შავი ხვრელის შეჯახება.

გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება სივრცეში ფართომასშტაბიანი მოვლენების შედეგად, იწვევს დრო-სივრცითი დამახინჯების გაჩენას, გარკვეულწილად წყალში ტალღების მსგავსი.

მედიის დაკვრა მხარდაუჭერელია თქვენს მოწყობილობაზე

წლის აღმოჩენა: როგორ ჟღერს ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახება?

ისინი ჭიმავს და შეკუმშავს მთელ მატერიას, რომელსაც ისინი გადიან თითქმის უმნიშვნელო ხარისხით - ერთი ატომის სიგანეზე ნაკლები.

„აღფრთოვანებული ვარ იმით, რაც გავაკეთეთ, ჯერ კიდევ სტუდენტობისას დავიწყე მუშაობა გრავიტაციულ ტალღებზე, მას შემდეგ ბევრი წელი გავიდა, იყო აღმავლობა და დაღმასვლა, მაგრამ ახლა ყველაფერი გაერთიანდა. ამბობს LIGO-ს თანამშრომელი, პროფესორი ნორნა რობერტსონი.

„ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში ჩვენ ჯერ შავი ხვრელების, შემდეგ კი ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა დავაფიქსირეთ და ვგრძნობ, რომ ახალ ველს ვხსნით კვლევისთვის“, დასძენს ის.

არსებობა გრავიტაციული ტალღებიიწინასწარმეტყველა აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ფარგლებში
ათწლეულები დასჭირდა იმ ტექნოლოგიის განვითარებას, რამაც შესაძლებელი გახადა ტალღების ჩაწერა.
გრავიტაციული ტალღები არის დროისა და სივრცის დამახინჯება, რომელიც წარმოიქმნება სივრცეში ფართომასშტაბიანი მოვლენების შედეგად
სწრაფად აჩქარებული მატერია წარმოქმნის გრავიტაციულ ტალღებს, რომლებიც მოძრაობენ სინათლის სიჩქარით
ტალღების ხილულ წყაროებს შორისაა ნეიტრონული ვარსკვლავებისა და „შავი ხვრელების“ შერწყმა.
ტალღის კვლევა ხსნის ფუნდამენტურად ახალ ველს კვლევისთვის

მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ ენერგიის ასეთი მასშტაბის გამოყოფამ გამოიწვია ისეთი იშვიათი ელემენტების შექმნა, როგორიცაა ოქრო და პლატინი.

დოქტორ ქეით მაგუაირის თქმით, დედოფლის უნივერსიტეტის ბელფასტიდან, რომელმაც გააანალიზა შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი პირველი აფეთქებები, ეს თეორია ახლა დადასტურებულია.

„მსოფლიოში უძლიერესი ტელესკოპების გამოყენებით, ჩვენ აღმოვაჩინეთ, რომ ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმა გამოიწვია მძიმე ნივთების მაღალი სიჩქარით განდევნა. ქიმიური ელემენტებიკოსმოსში, როგორიცაა ოქრო და პლატინა“, - ამბობს მეგუაირი.

„ეს ახალი შედეგები მნიშვნელოვან პროგრესს მოაქვს ხანგრძლივი დავის გადასაჭრელად იმის შესახებ, თუ საიდან მოდის პერიოდულ მაგიდაზე რკინაზე მძიმე ელემენტები“, დასძენს ის.

ახალი საზღვრები

ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახებაზე დაკვირვებამ ასევე დაადასტურა თეორია, რომ მას თან ახლავს გამა სხივების მოკლე აფეთქებები.

შეჯახების შედეგად მიღებული გრავიტაციული ტალღების შესახებ შეგროვებული ინფორმაციის შედარებით მონაცემებთან სინათლის გამოსხივებატელესკოპების გამოყენებით შეგროვებული მეცნიერებმა გამოიყენეს ადრე გამოუყენებელი მეთოდი სამყაროს გაფართოების სიჩქარის გასაზომად.

პლანეტის ერთ-ერთმა ყველაზე გავლენიანმა თეორიულმა ფიზიკოსმა, პროფესორმა სტივენ ჰოკინგმა BBC-სთან საუბრისას მას სამყაროში მანძილების გაზომვის ახალი ხერხის "პირველი საფეხური" უწოდა.

"სამყაროს დაკვირვების ახალი გზები სიურპრიზებს იწვევს, რომელთაგან ბევრის პროგნოზირება შეუძლებელია. გრავიტაციული ტალღების ხმის პირველად მოსმენის შემდეგ ჯერ კიდევ ვიხეხავთ თვალებს, უფრო სწორად, ყურებს ვწმენდთ", - თქვა ჰოკინგმა.

ილუსტრაციის საავტორო უფლებებინ.ს.ფ.სურათის წარწერა LIGO ობსერვატორიის კომპლექსი ლივინგსტონში. "მხრები" ვრცელდება შენობიდან - მილები, რომელთა შიგნით ლაზერული სხივები გადის ვაკუუმში.

ახლა მიმდინარეობს LIGO კომპლექსის აღჭურვილობის მოდერნიზება. ერთ წელიწადში ის ორჯერ უფრო მგრძნობიარე გახდება და შეძლებს სივრცის იმ მონაკვეთის სკანირებას, რომელიც რვაჯერ უფრო დიდია, ვიდრე ახლაა.

მეცნიერები თვლიან, რომ მომავალში შავ ხვრელებსა და ნეიტრონულ ვარსკვლავებს შორის შეჯახებაზე დაკვირვება ჩვეულებრივი გახდება. ისინი ასევე იმედოვნებენ, რომ შეძლებენ დააკვირდნენ ობიექტებს, რომლებსაც დღეს ვერც კი წარმოიდგენენ და დაიწყებენ ახალ ერას ასტრონომიაში.

ESO/L. კალკადა/მ. კორნმესერი

პირველად ისტორიაში, მეცნიერებმა დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღები ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად - სუპერ მკვრივი ობიექტები ჩვენი მზის მასით და მოსკოვის ზომით. შემდგომი გამა-სხივების აფეთქება და კილონოვას აფეთქება დაფიქსირდა დაახლოებით 70 მიწისზედა და კოსმოსური ობსერვატორიის მიერ - მათ შეძლეს დაენახათ თეორეტიკოსების მიერ ნაწინასწარმეტყველები მძიმე ელემენტების, მათ შორის ოქროსა და პლატინის სინთეზის პროცესი და დაადასტურონ ჰიპოთეზის სისწორე. იდუმალი მოკლე გამა-სხივების ბუნების შესახებ იუწყება თანამშრომლობის პრესსამსახური LIGO/Virgo, ევროპის სამხრეთ ობსერვატორია და ლოს კუმბრის ობსერვატორია. დაკვირვების შედეგებს შეუძლია ნათელი მოჰფინოს სამყაროს და მის შიგნით.

2017 წლის 17 აგვისტოს დილით (აღმოსავლეთ სანაპიროს დროით 8:41 საათზე, როდესაც მოსკოვში 15:41 საათი იყო), LIGO გრავიტაციულ-ტალღური ობსერვატორიის ორი დეტექტორიდან ერთ-ერთმა ავტომატურმა სისტემებმა დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღის ჩამოსვლა. ტალღა კოსმოსიდან. სიგნალი დასახელდა GW170817, მეხუთე შემთხვევაა, როდესაც გრავიტაციული ტალღები აღმოაჩინეს მას შემდეგ, რაც ისინი პირველად 2015 წელს იქნა აღმოჩენილი. სულ რაღაც სამი დღით ადრე, LIGO ობსერვატორიამ პირველად აღმოაჩინა გრავიტაციული ტალღა ევროპული ქალწულის პროექტთან ერთად.

თუმცა, ამჯერად, გრავიტაციული მოვლენიდან სულ რაღაც ორი წამის შემდეგ, ფერმის კოსმოსურმა ტელესკოპმა სამხრეთ ცაზე გამა სხივების ციმციმი დააფიქსირა. თითქმის იმავე მომენტში, ევროპულ-რუსულმა კოსმოსურმა ობსერვატორიამ INTEGRAL იხილა ციმციმი.

LIGO-ს მონაცემთა ანალიზის ავტომატიზებულმა სისტემებმა დაასკვნეს, რომ ამ ორი მოვლენის დამთხვევა უკიდურესად ნაკლებად სავარაუდოა. ჩხრეკისას დამატებითი ინფორმაციაგაირკვა, რომ მეორე LIGO დეტექტორმაც დაინახა გრავიტაციული ტალღა, მაგრამ არ იქნა აღმოჩენილი ევროპის ქალწულის გრავიტაციული ობსერვატორიის მიერ. ასტრონომები მთელს მსოფლიოში მზადყოფნაში იყვნენ - ბევრმა ობსერვატორიამ, მათ შორის ევროპის სამხრეთ ობსერვატორიამ და ჰაბლის კოსმოსურმა ტელესკოპმა, დაიწყო გრავიტაციული ტალღების წყაროსა და გამა-გამოსხივების წყაროზე ნადირობა.

კილონოვას სიკაშკაშისა და ფერის შეცვლა აფეთქების შემდეგ

ამოცანა ადვილი არ იყო - LIGO/Virgo-ს, Fermi-სა და INTEGRAL-ის კომბინირებულმა მონაცემებმა შესაძლებელი გახადა 35 კვადრატული გრადუსი ფართობის გამოკვეთა - ეს არის რამდენიმე ასეული მთვარის დისკის მიახლოებითი ფართობი. მხოლოდ 11 საათის შემდეგ, ჩილეში მდებარე პატარა Swope ტელესკოპმა მეტრი სიგრძის სარკე გადაიღო სავარაუდო წყაროს პირველი სურათი - ის ძალიან კაშკაშა ვარსკვლავს ჰგავდა ელიფსური გალაქტიკის NGC 4993-ის გვერდით თანავარსკვლავედში ჰიდრას. მომდევნო ხუთი დღის განმავლობაში, წყაროს სიკაშკაშე 20-ჯერ დაეცა და ფერი თანდათან გადავიდა ლურჯიდან წითელზე. მთელი ამ ხნის განმავლობაში ობიექტს აკვირდებოდა მრავალი ტელესკოპი რენტგენიდან ინფრაწითელამდე დიაპაზონში, სანამ სექტემბერში გალაქტიკა მზესთან ძალიან ახლოს იყო და დაკვირვებისთვის მიუწვდომელი გახდა.

მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ აფეთქების წყარო იყო გალაქტიკა NGC 4993 დედამიწიდან დაახლოებით 130 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე. ეს წარმოუდგენლად ახლოსაა აქამდე, გრავიტაციული ტალღები ჩვენამდე მოვიდა მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე. ამ სიახლოვის წყალობით ჩვენ შევძელით მათი მოსმენა. ტალღის წყარო იყო ორი ობიექტის შერწყმა 1,1-დან 1,6 მზის მასის დიაპაზონში - ეს შეიძლება იყოს მხოლოდ ნეიტრონული ვარსკვლავები.

გრავიტაციული ტალღების წყაროს ფოტო - NGC 4993, ცენტრში ჩანს ციმციმი

VLT/VIMOS. VLT/MUSE, MPG/ESO

თავად აფეთქება „ჟღერდა“ ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში - დაახლოებით 100 წამის განმავლობაში შავი ხვრელების შერწყმა წარმოქმნა აფეთქებები, რომლებიც გრძელდება წამის ნაწილზე. ნეიტრონული ვარსკვლავის წყვილი ბრუნავდა საერთო მასის ცენტრის გარშემო, თანდათან კარგავდა ენერგიას გრავიტაციული ტალღების სახით და უახლოვდებოდა ერთმანეთს. როდესაც მათ შორის მანძილი 300 კილომეტრამდე შემცირდა, გრავიტაციული ტალღები საკმარისად ძლიერი გახდა, რომ მოხვდნენ LIGO/Virgo გრავიტაციული დეტექტორების მგრძნობელობის ზონაში. როდესაც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი ერწყმის ერთ კომპაქტურ ობიექტს (ნეიტრონული ვარსკვლავი ან შავი ხვრელი), ხდება გამა გამოსხივების ძლიერი აფეთქება.

ასტრონომები ასეთ გამა-სხივების აფეთქებებს გამა-გამოსხივების მოკლე აფეთქებებს უწოდებენ. თუ გამა-გამოსხივების ხანგრძლივი აფეთქებების ბუნება უფრო ნათელია (მათი წყაროა სუპერნოვას აფეთქებები), მაშინ არ არსებობდა კონსენსუსი მოკლე აფეთქების წყაროებზე. იყო ჰიპოთეზა, რომ ისინი წარმოიქმნება ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შედეგად.

ახლა მეცნიერებმა პირველად შეძლეს ამ ჰიპოთეზის დადასტურება, რადგან გრავიტაციული ტალღების წყალობით ჩვენ ვიცით შერწყმული კომპონენტების მასა, რაც ადასტურებს, რომ ეს ნეიტრონული ვარსკვლავებია.

„ათწლეულების მანძილზე ჩვენ ვეჭვობდით, რომ გამა-გამოსხივების ხანმოკლე აფეთქებები იწვევს ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმას. ახლა, ამ მოვლენის შესახებ LIGO-ს და ქალწულის მონაცემების წყალობით, ჩვენ გვაქვს პასუხი. გრავიტაციული ტალღები გვეუბნებიან, რომ შერწყმა ობიექტებს ჰქონდათ მასები ნეიტრონულ ვარსკვლავებთან, და გამა-სხივების აფეთქება გვეუბნება, რომ ეს ობიექტები ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იყოს შავი ხვრელები, რადგან შავი ხვრელის შეჯახება არ უნდა წარმოქმნას რადიაცია,” - ამბობს ჯული მაკენერი. პროექტის მეცნიერი ფერმის ცენტრში NASA Goddard Space Flight.

გარდა ამისა, პირველად, ასტრონომებმა მიიღეს ცალსახა დადასტურება კილონოვას (ან „მაკრონის“) აფეთქებების არსებობის შესახებ, რომლებიც დაახლოებით 1000-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნოვა. თეორეტიკოსებმა იწინასწარმეტყველეს, რომ კილონოვა შეიძლება წარმოიშვას ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ნეიტრონული ვარსკვლავისა და შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად.

ეს იწვევს მძიმე ელემენტების სინთეზის პროცესს, რომელიც ეფუძნება ბირთვების მიერ ნეიტრონების დაჭერას (r-პროცესი), რის შედეგადაც მრავალი მძიმე ელემენტი, როგორიცაა ოქრო, პლატინა ან ურანი, გამოჩნდა სამყაროში.

მეცნიერთა აზრით, ერთ კილონოვას აფეთქებას შეუძლია უზარმაზარი ოქროს წარმოქმნა - მთვარის მასის ათჯერ აღემატება. აქამდე მხოლოდ ერთხელ დაფიქსირდა მოვლენა, რომ .

ახლა, პირველად, ასტრონომებმა შეძლეს დააკვირდნენ არა მხოლოდ კილონოვას დაბადებას, არამედ მისი "მუშაობის" პროდუქტებსაც. ჰაბლის და VLT (ძალიან დიდი ტელესკოპის) ტელესკოპების გამოყენებით მიღებულმა სპექტრებმა აჩვენა ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის დროს წარმოქმნილი ცეზიუმის, ტელურუმის, ოქროს, პლატინის და სხვა მძიმე ელემენტების არსებობა.

„ჯერჯერობით, ჩვენ მიერ მოპოვებული მონაცემები შესანიშნავად შეესაბამება თეორიას. ეს არის თეორეტიკოსების ტრიუმფი, LIGO და Virgo ობსერვატორიების მიერ ჩაწერილი მოვლენების აბსოლუტური რეალობის დადასტურება და ESO-ს შესანიშნავი მიღწევა, რომელმაც შეძლო კილონოვას ასეთი დაკვირვების მოპოვება“, - ამბობს სტეფანო კოვინო, პირველი ავტორი. ერთ-ერთი ნაშრომი ბუნების ასტრონომია.

მეცნიერებს ჯერ არ აქვთ პასუხი კითხვაზე, რა რჩება ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შემდეგ - ეს შეიძლება იყოს შავი ხვრელი ან ახალი ნეიტრონული ვარსკვლავი, გარდა ამისა, ბოლომდე გასაგები არ არის, რატომ აღმოჩნდა გამა-სხივების აფეთქება. იყოს შედარებით სუსტი.

გრავიტაციული ტალღები არის ვიბრაციის ტალღები სივრცე-დროის გეომეტრიაში, რომელთა არსებობაც ფარდობითობის ზოგადი თეორიით იწინასწარმეტყველა. პირველად მათი საიმედო აღმოჩენის შესახებ LIGO-ს თანამშრომლობამ აცნობა 2016 წლის თებერვალში - აინშტაინის პროგნოზებიდან 100 წლის შემდეგ. შეგიძლიათ მეტი წაიკითხოთ რა არის გრავიტაციული ტალღები და როგორ შეუძლიათ მათ სამყაროს შესწავლაში ჩვენს სპეციალურ მასალებში - "" და ".

ალექსანდრე ვოიტიუკი

დაკვირვების შედეგებმა შესაძლოა მომავალში ნათელი მოჰფინოს ნეიტრონული ვარსკვლავების სტრუქტურისა და სამყაროში მძიმე ელემენტების ფორმირების საიდუმლოს.

მხატვრის მიერ ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი გრავიტაციული ტალღების გამოსახვა

სურათი: R. Hurt/Caltech-JPL

მოსკოვი. 16 ოქტომბერი. ვებგვერდი - პირველად ისტორიაში, მეცნიერებმა დააფიქსირეს გრავიტაციული ტალღები ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად - სუპერ მკვრივი ობიექტები ჩვენი მზის ზომისა და მოსკოვის ზომის, იუწყება N+1 ვებგვერდი.

შემდგომი გამა-სხივების აფეთქება და კილონოვას აფეთქება დაფიქსირდა დაახლოებით 70 მიწისზედა და კოსმოსური ობსერვატორიის მიერ - მათ შეძლეს დაენახათ თეორეტიკოსების მიერ ნაწინასწარმეტყველები მძიმე ელემენტების, მათ შორის ოქროსა და პლატინის სინთეზის პროცესი და დაადასტურონ ჰიპოთეზის სისწორე. იდუმალი მოკლე გამა-სხივების ბუნების შესახებ იუწყება თანამშრომლობის პრესსამსახური LIGO/Virgo, ევროპის სამხრეთ ობსერვატორია და ლოს კუმბრის ობსერვატორია. დაკვირვების შედეგებმა შესაძლოა ნათელი მოჰფინოს ნეიტრონული ვარსკვლავების სტრუქტურისა და სამყაროში მძიმე ელემენტების ფორმირების საიდუმლოს.

გრავიტაციული ტალღები არის ვიბრაციის ტალღები სივრცე-დროის გეომეტრიაში, რომელთა არსებობაც ფარდობითობის ზოგადი თეორიით იწინასწარმეტყველა. LIGO კოლაბორაციამ პირველად გამოაცხადა მათი საიმედო აღმოჩენა 2016 წლის თებერვალში - აინშტაინის პროგნოზებიდან 100 წლის შემდეგ.

გავრცელებული ინფორმაციით, 2017 წლის 17 აგვისტოს დილით (აღმოსავლეთ სანაპიროს დროით 8:41 საათზე, როდესაც მოსკოვში 15:41 საათი იყო), LIGO გრავიტაციულ-ტალღური ობსერვატორიის ორი დეტექტორიდან ერთ-ერთმა ავტომატურმა სისტემებმა დააფიქსირეს ჩამოსვლა. გრავიტაციული ტალღა კოსმოსიდან. სიგნალი დასახელდა GW170817, მეხუთე შემთხვევაა, როდესაც გრავიტაციული ტალღები აღმოაჩინეს მას შემდეგ, რაც ისინი პირველად 2015 წელს იქნა აღმოჩენილი. სულ რაღაც სამი დღით ადრე, LIGO ობსერვატორიამ პირველად „მოისმინა“ გრავიტაციული ტალღა ევროპული ქალწულის პროექტთან ერთად.

LIGO-ს მონაცემთა ანალიზის ავტომატიზებულმა სისტემებმა დაასკვნეს, რომ ამ ორი მოვლენის დამთხვევა უკიდურესად ნაკლებად სავარაუდოა. დამატებითი ინფორმაციის ძიებისას გაირკვა, რომ გრავიტაციული ტალღა ასევე ნახა მეორე LIGO დეტექტორმა, ასევე ევროპის ქალწულის გრავიტაციულმა ობსერვატორიამ. ასტრონომები მთელს მსოფლიოში მზადყოფნაში იყვნენ - ბევრმა ობსერვატორიამ, მათ შორის ევროპის სამხრეთ ობსერვატორიამ და ჰაბლის კოსმოსურმა ტელესკოპმა, დაიწყო გრავიტაციული ტალღების წყაროსა და გამა-გამოსხივების წყაროზე ნადირობა.

გრავიტაციული ტალღების წყაროს ლოკალიზაცია გალაქტიკაში NGC 4993

აფეთქება თავისთავად "ჟღერდა" ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში - წარმოიშვა დაახლოებით 100 წამი, რომელიც გაგრძელდა წამის ნაწილზე. ნეიტრონული ვარსკვლავის წყვილი ბრუნავდა საერთო მასის ცენტრის გარშემო, თანდათან კარგავდა ენერგიას გრავიტაციული ტალღების სახით და უახლოვდებოდა ერთმანეთს. როდესაც მათ შორის მანძილი 300 კმ-მდე შემცირდა, გრავიტაციული ტალღები საკმარისად ძლიერი გახდა, რომ მოხვდნენ LIGO/Virgo გრავიტაციული დეტექტორების მგრძნობელობის ზონაში. ნეიტრონულმა ვარსკვლავებმა მოახერხეს ერთმანეთის გარშემო 1,5 ათასი ბრუნის დასრულება. როდესაც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი ერწყმის ერთ კომპაქტურ ობიექტს (ნეიტრონული ვარსკვლავი ან შავი ხვრელი), ხდება გამა გამოსხივების ძლიერი აფეთქება.

ასტრონომები ასეთ გამა-სხივების აფეთქებებს გამა-გამოსხივების მოკლე აფეთქებებს უწოდებენ. ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად მოხსენებული გამა-სხივების ხანმოკლე აფეთქება 1,7 წამს გაგრძელდა.

თუ გამა-გამოსხივების ხანგრძლივი აფეთქებების ბუნება უფრო ნათელია (მათი წყაროა სუპერნოვას აფეთქებები), მაშინ არ არსებობდა კონსენსუსი მოკლე აფეთქების წყაროებზე. იყო ჰიპოთეზა, რომ ისინი წარმოიქმნება ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შედეგად.

"ათწლეულების მანძილზე ჩვენ ვეჭვობდით, რომ გამა-სხივების მოკლე აფეთქებები იწვევს ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმას. ახლა, LIGO-სა და Virgo-ს ამ მოვლენის შესახებ მონაცემების წყალობით, ჩვენ გვაქვს პასუხი. გრავიტაციული ტალღები გვეუბნებიან, რომ შერწყმა ობიექტებს ჰქონდათ ნეიტრონის შესაბამისი მასები. ვარსკვლავები და გამა-სხივების აფეთქება ამბობს, რომ "ეს ობიექტები ნაკლებად სავარაუდოა, რომ იყოს შავი ხვრელები, რადგან შავი ხვრელის შეჯახება არ უნდა წარმოქმნას რადიაცია", - თქვა ჯული მაკენერიმ, ფერმის პროექტის მეცნიერმა ნასას გოდარდის კოსმოსური ფრენის ცენტრში.

ოქროსა და პლატინის წყარო

გარდა ამისა, ასტრონომებმა პირველად მიიღეს ცალსახა დადასტურება კილონოვას (ან "მაკრონის") აფეთქებების არსებობის შესახებ, რომლებიც დაახლოებით 1000-ჯერ უფრო ძლიერია, ვიდრე ჩვეულებრივი ნოვა. თეორეტიკოსებმა იწინასწარმეტყველეს, რომ კილონოვა შეიძლება წარმოიშვას ნეიტრონული ვარსკვლავების ან ნეიტრონული ვარსკვლავისა და შავი ხვრელის შერწყმის შედეგად.

მეცნიერთა აზრით, ერთ კილონოვას აფეთქებას შეუძლია უზარმაზარი ოქროს წარმოქმნა - მთვარის მასის ათჯერ აღემატება. ჯერჯერობით მხოლოდ ერთხელ დაფიქსირდა მოვლენა, რომელიც შეიძლებოდა ყოფილიყო კილონოვას აფეთქება.

შეჯახებიდან 11 საათის შემდეგ კილონოვას ტემპერატურა 8 ათასი გრადუსი იყო, ხოლო გაფართოების სიჩქარემ მიაღწია დაახლოებით 100 ათას კილომეტრს წამში, აღნიშნავს N+1 სტერნბერგის სახელმწიფო ასტრონომიული ინსტიტუტის (SAI) მონაცემებზე დაყრდნობით.

ESO-მ თქვა, რომ დაკვირვება თითქმის იდეალურად ემთხვეოდა წინასწარმეტყველებას, თუ როგორ მოიქცეოდნენ ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი შერწყმის დროს.

”ჯერჯერობით, ჩვენ მიერ მოპოვებული მონაცემები შესანიშნავად ემთხვევა თეორიას. ეს არის ტრიუმფი თეორეტიკოსებისთვის, LIGO და Virgo ობსერვატორიების მიერ ჩაწერილი მოვლენების აბსოლუტური რეალობის დადასტურება და ESO-სთვის შესანიშნავი მიღწევა, რომელმაც შეძლო. რომ მივიღოთ კილონოვაზე ასეთი დაკვირვებები“, - ამბობს სტეფანო კოვინო, Nature Astronomy-ის ერთ-ერთი სტატიის პირველი ავტორი.

ასე დაინახეს ასტრონომებმა ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახება

LIGO-Virgo-ს თანამშრომლობამ, 70 ობსერვატორიის ასტრონომებთან ერთად, დღეს გამოაცხადა დაკვირვება ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმაზე გრავიტაციულ და ელექტრომაგნიტურ დიაპაზონში: მათ დაინახეს გამა-სხივების აფეთქება, ასევე რენტგენის, ულტრაიისფერი, ხილული, ინფრაწითელი და რადიო გამოსხივება.

ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახების ილუსტრაცია. ვიწრო დიაგონალური ემისია არის გამა სხივების ნაკადი. ვარსკვლავების ირგვლივ მბზინავი ღრუბელი არის ხილული სინათლის წყარო, რომელსაც ტელესკოპები აკვირდებიან შერწყმის შემდეგ. კრედიტი: NSF/LIGO/Sonoma State University/Aurore Simonnet

გამა-გამოსხივების აფეთქების, გრავიტაციული ტალღების და ხილული სინათლის ერთობლივმა დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა არა მხოლოდ ცის რეგიონის დადგენა, სადაც ეს მოვლენა მოხდა, არამედ გალაქტიკა NGC 4993, რომელსაც ეკუთვნოდა ვარსკვლავები.

ცაში მდებარეობის განსაზღვრა სხვადასხვა დეტექტორების გამოყენებით

რა შეგვიძლია ვთქვათ ნეიტრონულ ვარსკვლავებზე?

ასტრონომები აკვირდებოდნენ გამა სხივების ხანმოკლე აფეთქებებს მრავალი ათწლეულის განმავლობაში, მაგრამ ზუსტად არ იციან როგორ წარმოიქმნება ისინი. მთავარი ვარაუდი იყო, რომ ეს აფეთქება ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგი იყო და ახლა ამ მოვლენის გრავიტაციულ ტალღებზე დაკვირვებამ დაადასტურა თეორია.

როდესაც ნეიტრონული ვარსკვლავები ერთმანეთს ეჯახებიან, მათი მატერიის უმეტესი ნაწილი ერწყმის ერთ სუპერმასიურ ობიექტს, რომელიც ასხივებს გამა სხივების „ცეცხლოვან ბურთულას“ (ეს ხანმოკლე გამა აფეთქება დაფიქსირდა გრავიტაციული ტალღებიდან ორი წამის შემდეგ). ამის შემდეგ წარმოიქმნება ეგრეთ წოდებული კილონოვა, როდესაც ნეიტრონული ვარსკვლავების შეჯახების შემდეგ დარჩენილი მატერია შეჯახების ადგილიდან შორდება და ასხივებს შუქს. ამ გამოსხივების სპექტრზე დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა დადგინდეს, რომ მძიმე ელემენტები, როგორიცაა ოქრო, სწორედ კილონოვების შედეგად იბადება. მეცნიერები აკვირდებოდნენ შემდგომ ნათებას მოვლენის შემდეგ რამდენიმე კვირის განმავლობაში, აგროვებდნენ მონაცემებს ვარსკვლავებში მიმდინარე პროცესების შესახებ და ეს იყო კილონოვას პირველი საიმედო დაკვირვება.

ნეიტრონული ვარსკვლავები სუპერმკვრივი ობიექტებია, რომლებიც წარმოიქმნება სუპერნოვას აფეთქების შემდეგ. ვარსკვლავში წნევა იმდენად მაღალია, რომ ცალკეული ატომები ვერ იარსებებს, ხოლო ვარსკვლავის შიგნით არის ნეიტრონების, პროტონებისა და სხვა ნაწილაკების თხევადი „წვნიანი“. ნეიტრონული ვარსკვლავის აღსაწერად მეცნიერები იყენებენ მდგომარეობის განტოლებას, რომელიც აკავშირებს მატერიის წნევასა და სიმკვრივეს. მდგომარეობის მრავალი შესაძლო განტოლება არსებობს, მაგრამ მეცნიერებმა არ იციან, რომელია სწორი, ამიტომ გრავიტაციული დაკვირვებები შეიძლება დაგეხმაროთ ამ საკითხის გადაჭრაში. ამ დროისთვის, დაკვირვებული სიგნალი არ იძლევა ნათელ პასუხს, მაგრამ ის ეხმარება ვარსკვლავის ფორმის საინტერესო შეფასებებს (რაც დამოკიდებულია მეორე ვარსკვლავის გრავიტაციულ მიზიდულობაზე).

საინტერესო აღმოჩენა იყო ის, რომ დაკვირვებული გამა-გამოსხივების მოკლე აფეთქება ყველაზე ახლოს არის დედამიწასთან, მაგრამ ამავე დროს ზედმეტად ბუნდოვანია ასეთი მანძილისთვის. მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს რამდენიმე შესაძლო ახსნა: შესაძლოა გამა სხივის სხივი სიკაშკაშით არათანაბარი იყო, ან ჩვენ მხოლოდ მისი კიდე დავინახეთ. ნებისმიერ შემთხვევაში, ჩნდება კითხვა: მანამდე ასტრონომები არ ფიქრობდნენ, რომ ასეთი მკრთალი აფეთქებები შეიძლებოდა ასე ახლოს მდებარეობდეს და შეეძლოთ თუ არა მათ ხელიდან გაუშვათ იგივე სუსტი აფეთქებები, ან არასწორად განემარტათ ისინი, როგორც უფრო შორს? გრავიტაციულ და ელექტრომაგნიტურ დიაპაზონში კომბინირებული დაკვირვებები შეიძლება დაგვეხმაროს პასუხის გაცემაში, მაგრამ დეტექტორის მგრძნობელობის ამ დონეზე ასეთი დაკვირვებები საკმაოდ იშვიათი იქნება - საშუალოდ 0,1-1,4 წელიწადში.

გარდა გრავიტაციისა და ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, ნეიტრონული ვარსკვლავები შერწყმის პროცესში ასხივებენ ნეიტრინოების ნაკადებს. ნეიტრინოს დეტექტორებმა ასევე იმუშავეს მოვლენის ამ ნაკადების მოსაძებნად, მაგრამ ვერაფერი დააფიქსირეს. საერთო ჯამში, ეს შედეგი მოსალოდნელი იყო - როგორც გამა-გამოსხივების აფეთქებისას, მოვლენა ძალიან ბუნდოვანია (ან ჩვენ მას მაღალი კუთხით ვუყურებთ) დეტექტორების დასანახად.

გრავიტაციული ტალღების სიჩქარე

ვინაიდან გრავიტაციული ტალღები და სინათლის სიგნალი წარმოიშვა ერთი და იგივე წყაროდან ძალიან მაღალი ალბათობით (5.3 სიგმა), ხოლო პირველი სინათლის სიგნალი გრავიტაციული სიგნალიდან 1.7 წამში მოვიდა, ჩვენ შეგვიძლია შევზღუდოთ გრავიტაციული ტალღების გავრცელების სიჩქარე ძალიან მაღალი სიზუსტით. . თუ ვივარაუდებთ, რომ სინათლისა და გრავიტაციული ტალღების გამოსხივება ერთდროულად მოხდა, ხოლო სიგნალებს შორის შეფერხება გამოწვეული იყო გრავიტაციის უფრო სწრაფი სიჩქარით, ზედა ზღვარი შეიძლება მივიღოთ. უფრო დაბალი შეფასება შეიძლება მივიღოთ ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის მოდელებიდან: დავუშვათ, რომ სინათლე გამოსხივდა გრავიტაციული ტალღებიდან 10 წამის შემდეგ (ამ დროს ყველა პროცესი უნდა დასრულებულიყო) და დაემთხვა გრავიტაციულ ტალღებს დედამიწამდე მისვლისას. შედეგად, გრავიტაციის სიჩქარე უდრის სინათლის სიჩქარეს დიდი სიზუსტით

უფრო დაბალი შეფასებისთვის, შეგიძლიათ გამოიყენოთ დიდი შეფერხება ემისიებს შორის და თუნდაც ვივარაუდოთ, რომ სინათლის სიგნალი იყო პირველი, რაც პროპორციულად შეამცირებს სიზუსტეს. მაგრამ ამ შემთხვევაშიც კი, შეფასება ძალიან ზუსტია.

სიგნალებს შორის დაყოვნების შესახებ იგივე ცოდნის გამოყენებით, შეგიძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდოთ ლორენცის ინვარიანტობის შეფასებების სიზუსტე (სხვაობა სიმძიმისა და სინათლის ქცევას შორის ლორენცის ტრანსფორმაციის ქვეშ) და ეკვივალენტობის პრინციპი.

მეცნიერებმა ჰაბლის მუდმივი სხვა გზით გაზომეს - პლანკის ტელესკოპზე კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების პარამეტრების დაკვირვებით და მიიღეს ჰაბლის მუდმივის განსხვავებული მნიშვნელობა, რომელიც არ ეთანხმება SHoES გაზომვებს. ეს განსხვავება ძალიან დიდია იმისთვის, რომ სტატისტიკური იყოს, მაგრამ შეფასებებში შეუსაბამობის მიზეზები ჯერ არ არის ცნობილი. ამიტომ აუცილებელია დამოუკიდებელი გაზომვა.

ჰაბლის მუდმივობის ალბათობის განაწილება გრავიტაციული ტალღების გამოყენებით (ლურჯი). წერტილოვანი ხაზი მიუთითებს 1σ და 2σ ინტერვალებს (68,3% და 95,4%). შედარებისთვის, წინა შეფასებებისთვის ნაჩვენებია 1σ და 2σ ინტერვალები: Planck (მწვანე) და SHoES (ნარინჯისფერი), რომლებიც ერთმანეთს არ ემთხვევა.

ამ შემთხვევაში გრავიტაციული ტალღები თამაშობენ სტანდარტული სანთლების როლს (და უწოდებენ სტანდარტულ სირენებს). დედამიწაზე სიგნალის ამპლიტუდაზე დაკვირვებით და წყაროზე მისი ამპლიტუდის სიმულირებით, შეგიძლიათ შეაფასოთ რამდენად შემცირდა იგი და ამით იცოდეთ მანძილი წყარომდე - მიუხედავად ნებისმიერი ვარაუდისა ჰაბლის მუდმივობის ან წინა გაზომვების შესახებ. სინათლის სიგნალზე დაკვირვებამ საშუალება მოგვცა დაგვედგინა გალაქტიკა, სადაც ნეიტრონული ვარსკვლავების წყვილი მდებარეობდა და ამ გალაქტიკის ამოღების სიჩქარე კარგად იყო ცნობილი წინა გაზომვებიდან. კავშირი სიჩქარესა და მანძილს შორის არის ჰაბლის მუდმივი. მნიშვნელოვანია, რომ ასეთი შეფასება სრულიად დამოუკიდებელი იყოს წინა შეფასებებისგან ან კოსმოსური მანძილის მასშტაბისგან.

ერთი გაზომვა არ იყო საკმარისი პლანკისა და SHoES შეფასებებში განსხვავებების საიდუმლოს გადასაჭრელად, მაგრამ მთლიანობაში შეფასება უკვე კარგად შეესაბამება ცნობილ მნიშვნელობებს. იმის გათვალისწინებით, რომ წინა შეფასებები ეფუძნება მრავალი წლის განმავლობაში შეგროვებულ სტატისტიკას, ეს ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგია.

ცოტა რამ LIGO-ს და ხარვეზების შესახებ

ზედა პანელი გვიჩვენებს ხარვეზს LIGO-Livingston-ის მონაცემებში და ასევე ნათლად აჩვენებს ჩირქის არსებობას. ქვედა პანელი აჩვენებს უგანზომილებიან რხევის ამპლიტუდას, „დაძაბულობას“ (რაოდენობა, რომელსაც ვიყენებთ სიგნალის სიძლიერის აღსაწერად LIGO-სა და Virgo-ში) შეფერხების მომენტში
(ხანგრძლივდება მხოლოდ 1/4 წამი), მაგრამ ძალიან ძლიერი სიგნალია. ჩახშობა ამცირებს ხარვეზს ფორთოხლის მრუდის დონემდე, რაც აჩვენებს ფონის ხმაურის დონეს, რომელიც ყოველთვის არის LIGO დეტექტორებში.

LIGO-ს მხოლოდ ერთმა დეტექტორმა დაინახა სიგნალი ავტომატურ რეჟიმში, რადგან Livingston-ის დეტექტორმა განიცადა ხარვეზი მოვლენის დროს. ეს ტერმინი გულისხმობს ხმაურის ადიდებას, რაც რადიოში სტატიკური სიგნალის ამოვარდნას ჰგავს. მიუხედავად იმისა, რომ გრავიტაციული ტალღის სიგნალი აშკარად ჩანდა ადამიანის თვალით, ავტომატიზაცია წყვეტს ასეთ მონაცემებს. ამიტომ, საჭირო იყო სიგნალიდან ხარვეზის გასუფთავება, სანამ მონაცემები გამოიყენებოდა დეტექტორის მიერ. ხარვეზები ყოველთვის ჩნდება დეტექტორებში - დაახლოებით რამდენიმე საათში ერთხელ. მეცნიერები მათ კლასიფიცირებენ ფორმისა და ხანგრძლივობის მიხედვით და იყენებენ ამ ცოდნას დეტექტორების გასაუმჯობესებლად. თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ მათ ამის გაკეთებაში GravitySpy პროექტით, სადაც მომხმარებლები ეძებენ და ახარისხებენ ხარვეზებს LIGO მონაცემებში, რათა დაეხმარონ მეცნიერებს.

პასუხგაუცემელი კითხვები

ცნობილი შავი ხვრელები, ნეიტრონული ვარსკვლავები და მათი შერწყმა. არის საშუალო მასების რეგიონი, სადაც არაფერი ვიცით კომპაქტური ობიექტების არსებობის შესახებ. კრედიტი: LIGO-Virgo/Northwestern/Frank Elavsky

ჩვენ აღმოვაჩინეთ გრავიტაციული ტალღები ორი კომპაქტური ობიექტიდან და ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაზე დაკვირვება ვარაუდობს, რომ ერთ-ერთი მათგანი ნეიტრონული ვარსკვლავი იყო. მაგრამ მეორე შეიძლება ასევე იყოს დაბალი მასის შავი ხვრელი და თუმცა ასეთი შავი ხვრელები აქამდე არავის უნახავს, თეორიულად ისინი შეიძლება არსებობდნენ. GW170817-ზე დაკვირვებით დანამდვილებით შეუძლებელია იმის დადგენა, იყო თუ არა ეს ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახება, თუმცა უფრო სავარაუდოა.

მეორე საინტერესო პუნქტი: რა გახდა ეს ობიექტი შერწყმის შემდეგ? ის შეიძლება გახდეს სუპერმასიური ნეიტრონული ვარსკვლავი (ყველაზე მასიური ცნობილი) ან ყველაზე მსუბუქი ცნობილი შავი ხვრელი. სამწუხაროდ, არ არის საკმარისი დაკვირვების მონაცემები ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად.

დასკვნა

ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმაზე ყველა ტალღის სიგრძეზე დაკვირვება განსაცვიფრებლად მდიდარი ფიზიკის მოვლენაა. მეცნიერთა მიერ მხოლოდ ამ ორ თვეში მოპოვებული მონაცემების რაოდენობამ მათ საშუალება მისცა მოემზადებინათ რამდენიმე ათეული პუბლიკაცია და ბევრად მეტი იქნება, როცა მონაცემები საჯარო გახდება. ნეიტრონული ვარსკვლავების ფიზიკა გაცილებით მდიდარია და უფრო საინტერესო ვიდრე ფიზიკაშავი ხვრელები - ჩვენ შეგვიძლია პირდაპირ შევამოწმოთ მატერიის სუპერმკვრივი მდგომარეობის ფიზიკა, ასევე კვანტური მექანიკა ძლიერი გრავიტაციული ველების პირობებში. ეს უნიკალური შესაძლებლობა შეიძლება დაგვეხმაროს საბოლოოდ ვიპოვოთ კავშირი ზოგად ფარდობითობასა და კვანტურ ფიზიკას შორის, რომელიც აქამდე გამოგვრჩა.

ეს აღმოჩენა კიდევ ერთხელ აჩვენებს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია თანამედროვე ფიზიკაში ათასობით ადამიანის მრავალი თანამშრომლობის ერთობლივი მუშაობა.

Reddit AMA

ტრადიციულად, LIGO მეცნიერები პასუხობენ მომხმარებლის შეკითხვებს Reddit-ზე, მე ამას გირჩევთ!
ეს 17 და 18 ოქტომბერს მოსკოვის დროით 18:00 საათიდან მოხდება. ღონისძიების ბმული ხელმისაწვდომი იქნება დაწყების დროს.

ფარდობითობის ზოგადი თეორია

ჰაბლის ტელესკოპი

პლანკის ტელესკოპი

ტეგების დამატება

16 ოქტომბერს ასტრონომებმა განაცხადეს, რომ 17 აგვისტოს, ისტორიაში პირველად, გრავიტაციული ტალღები ორი გაერთიანებიდან ნეიტრონული ვარსკვლავები. მეცნიერთა 70 ჯგუფი იყო ჩართული დაკვირვებებში, ხოლო 4600 ასტრონომი - მსოფლიოს ყველა ასტრონომის მესამედზე მეტი - გახდა ამ მოვლენისადმი მიძღვნილი ერთ-ერთი სტატიის თანაავტორი. N+1 ვებსაიტმა ვრცელ სტატიაში განმარტა, თუ რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი აღმოჩენა და რა კითხვებზე დაგეხმარებათ პასუხის გაცემაში.

როგორ მოხდა ეს ყველაფერი?

2017 წლის 17 აგვისტოს, მოსკოვის დროით 15:41:04 საათზე, LIGO ობსერვატორიის დეტექტორმა ჰანფორდში (ვაშინგტონი) გაიგონა რეკორდული სიგრძის გრავიტაციული ტალღა - სიგნალი დაახლოებით ას წამს გაგრძელდა. ეს ძალიან გრძელი პერიოდია - შედარებისთვის, გრავიტაციული ტალღების წინა ოთხი ჩანაწერი გრძელდებოდა არა უმეტეს სამი წამისა. ავტომატური შეტყობინებების პროგრამა გააქტიურებულია. ასტრონომებმა გადაამოწმეს მონაცემები: აღმოჩნდა, რომ მეორე LIGO დეტექტორმა (ლუიზიანაში) ასევე აღმოაჩინა ტალღა, მაგრამ მოკლევადიანი ხმაურის გამო ავტომატურმა ტრიგერმა არ იმუშავა.

ჰენფორდის დეტექტორზე 1,7 წამით გვიან, რომელიც დამოუკიდებლად გაქრა ავტომატური სისტემა Fermi და Integral ტელესკოპები არის კოსმოსური გამა-სხივების ობსერვატორიები, რომლებიც აკვირდებიან სამყაროს ზოგიერთ ყველაზე მაღალ ენერგეტიკულ მოვლენას. ინსტრუმენტებმა გამოავლინეს კაშკაშა ციმციმი და დაახლოებით დაადგინეს მისი კოორდინატები. გრავიტაციული სიგნალისგან განსხვავებით, ციმციმა მხოლოდ ორი წამი გაგრძელდა. საინტერესოა, რომ რუსულ-ევროპულმა „ინტეგრალმა“ შენიშნა გამა-სხივების აფეთქება „გვერდითი ხედვით“ - მთავარი დეტექტორის „დამცავი კრისტალებით“. თუმცა, ამან ხელი არ შეუშალა სიგნალის სამკუთხედს.

დაახლოებით ერთი საათის შემდეგ, LIGO-მ გაგზავნა ინფორმაცია გრავიტაციული ტალღების წყაროს შესაძლო კოორდინატების შესახებ - ეს ტერიტორია გამოვლინდა იმის წყალობით, რომ ქალწულის დეტექტორმაც შენიშნა სიგნალი. შეფერხებიდან, რომლითაც დეტექტორებმა დაიწყეს სიგნალის მიღება, გაირკვა, რომ, სავარაუდოდ, წყარო მდებარეობდა ქ. სამხრეთ ნახევარსფერო: სიგნალმა ჯერ ქალწულს მიაღწია და მხოლოდ ამის შემდეგ, 22 მილიწამის შემდეგ, დაფიქსირდა LIGO ობსერვატორია. საძიებლად რეკომენდირებული საწყისი ფართობი 28 კვადრატულ გრადუსს აღწევდა, რაც მთვარის ასობით უბანს უდრის.

შემდეგი ნაბიჯი იყო გამა-სხივებისა და გრავიტაციული ობსერვატორიების მონაცემების გაერთიანება და გამოსხივების ზუსტი წყაროს ძიება. ვინაიდან არც გამა-გამოსხივების ტელესკოპებმა და განსაკუთრებით გრავიტაციულმა ტელესკოპებმა არ შეძლეს საჭირო წერტილის დიდი სიზუსტით პოვნა, ფიზიკოსებმა ერთდროულად რამდენიმე ოპტიკური ძიება წამოიწყეს. ერთ-ერთი მათგანი იყენებს SAI MSU-ში შემუშავებულ რობოტულ ტელესკოპის სისტემას "MASTER".

ევროპის სამხრეთ ობსერვატორია კილონოვას დაკვირვებაევროპის სამხრეთ ობსერვატორია (ESO)

ჩილეურმა მეტრულმა ტელესკოპმა Swope-მა მოახერხა სასურველი აფეთქების აღმოჩენა ათასობით შესაძლო კანდიდატს შორის - გრავიტაციული ტალღებიდან თითქმის 11 საათის შემდეგ. ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ახალი მანათობელი წერტილი გალაქტიკაში NGC 4993 თანავარსკვლავედში ჰიდრა, მისი სიკაშკაშე არ აღემატებოდა 17 მაგნიტუდას. ასეთი ობიექტი საკმაოდ ხელმისაწვდომია ნახევრად პროფესიონალურ ტელესკოპებში დაკვირვებისთვის.

ამის შემდეგ დაახლოებით ერთ საათში, Swope-სგან დამოუკიდებლად, კიდევ ოთხმა ობსერვატორიამ იპოვა წყარო, მათ შორის MASTER ქსელის არგენტინული ტელესკოპი. ამის შემდეგ დაიწყო ფართომასშტაბიანი სადამკვირვებლო კამპანია, რომელსაც შეუერთდა სამხრეთ ევროპის ობსერვატორიის ტელესკოპები, ჰაბლი, ჩანდრა, VLA რადიო ტელესკოპის მასივი და მრავალი სხვა ინსტრუმენტი - საერთო ჯამში, მეცნიერთა 70-ზე მეტი ჯგუფი აკვირდებოდა განვითარებას. მოვლენები. ცხრა დღის შემდეგ ასტრონომებმა მოახერხეს სურათის მიღება რენტგენის დიაპაზონი, ხოლო 16 დღის შემდეგ - რადიოსიხშირეში. სამწუხაროდ, გარკვეული პერიოდის შემდეგ მზე მიუახლოვდა გალაქტიკას და სექტემბერში დაკვირვება შეუძლებელი გახდა.

რამ გამოიწვია აფეთქება?

ეს დამახასიათებელი აფეთქების ნიმუში ბევრ ელექტრომაგნიტურ დიაპაზონში იყო ნაწინასწარმეტყველები და აღწერილი დიდი ხნის წინ. იგი შეესაბამება ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის - ულტრა კომპაქტური ობიექტების შეჯახებას, რომლებიც შედგება ნეიტრონული მატერიისგან.

მეცნიერთა აზრით, ნეიტრონული ვარსკვლავების მასა იყო 1,1 და 1,6 მზის მასა (მთლიანი მასა შედარებით ზუსტად განისაზღვრა - დაახლოებით 2,7 მზის მასა). პირველი გრავიტაციული ტალღები გაჩნდა, როდესაც ობიექტებს შორის მანძილი 300 კილომეტრი იყო.

დიდი სიურპრიზი იყო ამ სისტემიდან დედამიწამდე მცირე მანძილი - დაახლოებით 130 მილიონი სინათლის წელი. შედარებისთვის, ეს მხოლოდ 50-ჯერ უფრო შორს არის ვიდრე დედამიწიდან ანდრომედას ნისლეულამდე და თითქმის სიდიდის რიგით ნაკლებია ვიდრე მანძილი ჩვენი პლანეტიდან შავ ხვრელებამდე, რომელთა შეჯახებაც ადრე დაფიქსირდა LIGO-სა და Virgo-ს მიერ. გარდა ამისა, შეჯახება დედამიწასთან გამა-გამოსხივების მოკლე აფეთქების უახლოესი წყარო გახდა.

ორობითი ნეიტრონული ვარსკვლავები ცნობილია 1974 წლიდან - ერთ-ერთი ასეთი სისტემა აღმოაჩინეს ნობელის პრემიის ლაურეატებმა რასელ ჰულსმა და ჯოზეფ ტეილორმა. თუმცა, აქამდე ყველა ცნობილი ორმაგი ნეიტრონული ვარსკვლავი ჩვენს გალაქტიკაში იყო და მათი ორბიტების სტაბილურობა საკმარისი იყო, რომ ისინი არ შეეჯახებოდნენ მომდევნო მილიონობით წლის განმავლობაში. ვარსკვლავების ახალი წყვილი ისე მიუახლოვდა, რომ ურთიერთქმედება დაიწყო და მატერიის გადაცემის პროცესი განვითარდა.

ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შეჯახება. ნასას ანიმაცია

ღონისძიებას კილონოვა ეწოდა. სიტყვასიტყვით, ეს ნიშნავს, რომ ელვის სიკაშკაშე დაახლოებით ათასჯერ უფრო ძლიერი იყო, ვიდრე ნოვაების ტიპიური აფეთქებები - ბინარული სისტემები, რომლებშიც კომპაქტური კომპანიონი აზიდავს მატერიას თავისკენ.

რას ნიშნავს ეს ყველაფერი?

შეგროვებული მონაცემების სრული სპექტრი უკვე საშუალებას აძლევს მეცნიერებს მოვლენას უწოდონ მომავალი გრავიტაციული ტალღების ასტრონომიის ქვაკუთხედი. ორი თვის განმავლობაში მონაცემთა დამუშავების შედეგებზე დაყრდნობით, დაახლოებით 30 სტატია დაიწერა მთავარ ჟურნალებში: შვიდი ბუნებადა მეცნიერება, ასევე მუშაობა ასტროფიზიკური ჟურნალის წერილებიდა სხვა სამეცნიერო პუბლიკაციები. ერთ-ერთი ასეთი ნაშრომი იყო თანაავტორი 4600 ასტრონომის მიერ სხვადასხვა თანამშრომლობით - მსოფლიოს ყველა ასტრონომის მესამედზე მეტი.

ეს არის ძირითადი კითხვები, რომლებზეც მეცნიერებმა პირველად შეძლეს პასუხის გაცემა.

რა იწვევს გამა-გამოსხივების ხანმოკლე აფეთქებებს?

გამა-სხივების აფეთქებები სამყაროში ერთ-ერთი ყველაზე მაღალი ენერგეტიკული მოვლენაა. ერთი ასეთი აფეთქების ძალა საკმარისია იმისთვის, რომ წამებში გამოუშვას იმდენი ენერგია მიმდებარე სივრცეში, რამდენსაც მზე გამოიმუშავებს 10 მილიონი წლის განმავლობაში. არსებობს გამა-გამოსხივების მოკლე და გრძელი აფეთქებები; უფრო მეტიც, ითვლება, რომ ეს არის ფენომენი, რომელიც განსხვავდება მათი მექანიზმით. მაგალითად, მასიური ვარსკვლავების კოლაფსი ითვლება ხანგრძლივი აფეთქების წყაროდ.

ითვლება, რომ გამა-სხივების ხანმოკლე აფეთქების წყაროები ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმაა. თუმცა, ჯერჯერობით ამის პირდაპირი მტკიცებულება არ ყოფილა. ახალი დაკვირვებები ამ მექანიზმის არსებობის დღემდე ყველაზე ძლიერი მტკიცებულებაა.

საიდან მოდის ოქრო და სხვა მძიმე ელემენტები სამყაროში?

ნუკლეოსინთეზი - ბირთვების შერწყმა ვარსკვლავებში - შესაძლებელს ხდის ქიმიური ელემენტების უზარმაზარი დიაპაზონის მიღებას. მსუბუქი ბირთვებისთვის, შერწყმის რეაქციები მიმდინარეობს ენერგიის განთავისუფლებით და ზოგადად ენერგიულად ხელსაყრელია. ელემენტებისთვის, რომელთა მასა ახლოსაა რკინის მასასთან, ენერგიის მომატება აღარ არის ისეთი დიდი. ამის გამო, ვარსკვლავებში რკინაზე მძიმე ელემენტი თითქმის არ წარმოიქმნება - გარდა სუპერნოვას აფეთქებებისა. მაგრამ ისინი სრულიად არასაკმარისია სამყაროში ოქროს, ლანთანიდების, ურანის და სხვა მძიმე ელემენტების გავრცელების ასახსნელად.

1989 წელს ფიზიკოსებმა ვარაუდობდნენ, რომ ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმაში რ-ნუკლეოსინთეზი შესაძლოა იყოს პასუხისმგებელი. ამის შესახებ მეტი შეგიძლიათ წაიკითხოთ ასტროფიზიკოს მარატ მუსინის ბლოგზე. აქამდე ეს პროცესი მხოლოდ თეორიულად იყო ცნობილი.

ახალი მოვლენის სპექტრულმა კვლევებმა აჩვენა მძიმე ელემენტების დაბადების აშკარა კვალი. ამრიგად, ძალიან დიდი ტელესკოპის (VLT) და ჰაბლის სპექტრომეტრების წყალობით, ასტრონომებმა აღმოაჩინეს ცეზიუმის, ტელურუმის, ოქროსა და პლატინის არსებობა. ასევე არსებობს მტკიცებულება ქსენონის, იოდის და ანტიმონის წარმოქმნის შესახებ. ფიზიკოსების შეფასებით, შეჯახების შედეგად გამოდევნა მსუბუქი და მძიმე ელემენტების მთლიანი მასა, რომელიც იუპიტერის მასის 40-ჯერ ექვივალენტურია. მხოლოდ ოქრო, თეორიული მოდელების მიხედვით, მთვარის მასას დაახლოებით 10-ჯერ აწარმოებს.

რა არის ჰაბლის მუდმივი?

სამყაროს გაფართოების ტემპი შეიძლება შეფასდეს ექსპერიმენტულად სპეციალური "სტანდარტული სანთლების" გამოყენებით. ეს არის ობიექტები, რომლებისთვისაც ცნობილია აბსოლუტური სიკაშკაშე, რაც ნიშნავს, რომ აბსოლუტურ და აშკარა სიკაშკაშეს შორის კავშირი შეიძლება გამოყენებულ იქნას იმის დასადგენად, თუ რამდენად შორს არიან ისინი. დამკვირვებლისგან მოცემულ მანძილზე გაფართოების სიჩქარე განისაზღვრება, მაგალითად, წყალბადის ხაზების დოპლერის ცვლებით. "სტანდარტული სანთლების" როლს ასრულებს, მაგალითად, ია ტიპის სუპერნოვა (თეთრი ჯუჯების "აფეთქებები") - სხვათა შორის, სწორედ მათ ნიმუშში დადასტურდა სამყაროს გაფართოება.

ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმაზე დაკვირვება ტელესკოპიდან პარანალის ობსერვატორიაში (ჩილე) ევროპის სამხრეთ ობსერვატორიაში (ESO)

ჰაბლის მუდმივი განსაზღვრავს სამყაროს გაფართოების სიჩქარის წრფივ დამოკიდებულებას მოცემულ მანძილზე. მისი ღირებულების ყოველი დამოუკიდებელი განსაზღვრა საშუალებას გვაძლევს გადავამოწმოთ მიღებული კოსმოლოგიის მართებულობა.

გრავიტაციული ტალღების წყაროა ასევე "სტანდარტული სანთლები" (ან, როგორც მათ სტატიაში უწოდებენ, "სირენები"). მათ მიერ შექმნილი გრავიტაციული ტალღების ბუნებიდან გამომდინარე, დამოუკიდებლად შეიძლება განისაზღვროს მათთან მანძილი. სწორედ ამით ისარგებლეს ასტრონომებმა ერთ-ერთ ახალ ნამუშევარში. შედეგი დაემთხვა სხვა დამოუკიდებელ გაზომვებს - ეფუძნება კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივებას და გრავიტაციულ-ლინზირებული ობიექტების დაკვირვებებს. მუდმივი არის დაახლოებით 62-82 კილომეტრი წამში მეგაპარსექში. ეს ნიშნავს, რომ ორი გალაქტიკა, რომლებიც ერთმანეთისგან 3,2 მილიონი სინათლის წლითაა დაშორებული, საშუალოდ შორდებიან წამში 70 კილომეტრის სიჩქარით. ნეიტრონული ვარსკვლავების ახალი შერწყმა დაგეხმარებათ ამ შეფასების სიზუსტის გაუმჯობესებაში.

როგორ მუშაობს გრავიტაცია?

ზოგადად მიღებულია დღეს ზოგადი თეორიაფარდობითობა ზუსტად პროგნოზირებს გრავიტაციული ტალღების ქცევას. თუმცა კვანტური თეორიაგრავიტაცია ჯერ არ არის განვითარებული. არსებობს რამდენიმე ჰიპოთეზა იმის შესახებ, თუ როგორ შეიძლება მისი სტრუქტურირება - ეს არის თეორიული კონსტრუქციები დიდი რაოდენობით უცნობი პარამეტრებით. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების და გრავიტაციული ტალღების ერთდროული დაკვირვება შესაძლებელს გახდის ამ პარამეტრების საზღვრების გარკვევას და შევიწროებას, ასევე ზოგიერთი ჰიპოთეზის გაუქმებას.

მაგალითად, ის ფაქტი, რომ გრავიტაციული ტალღები გამა სხივებამდე 1,7 წამით ადრე მოვიდა, ადასტურებს, რომ ისინი მართლაც მოძრაობენ სინათლის სიჩქარით. გარდა ამისა, თავად დაყოვნება შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზოგადი ფარდობითობის საფუძვლად არსებული ეკვივალენტობის პრინციპის შესამოწმებლად.

როგორ მუშაობენ ნეიტრონული ვარსკვლავები?

ჩვენ ვიცით ნეიტრონული ვარსკვლავების სტრუქტურა მხოლოდ ზოგადი მონახაზი. მათ აქვთ მძიმე ელემენტების ქერქი და ნეიტრონული ბირთვი - მაგრამ, მაგალითად, ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით ბირთვში ნეიტრონული მატერიის მდგომარეობის განტოლება. და ამაზეა დამოკიდებული, მაგალითად, პასუხი ასეთ მარტივ კითხვაზე: კონკრეტულად რა ჩამოყალიბდა შეჯახების დროს, რომელიც ასტრონომებმა დააფიქსირეს?

გრავიტაციული ტალღების ვიზუალიზაცია ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად

თეთრი ჯუჯების მსგავსად, ნეიტრონულ ვარსკვლავებსაც აქვთ კონცეფცია კრიტიკული მასა, როდესაც გადააჭარბებს, შეიძლება დაიწყოს კოლაფსი. იმის მიხედვით, გადააჭარბა თუ არა ახალი ობიექტის მასა კრიტიკულ მასას, არსებობს რამდენიმე სცენარი. შემდგომი განვითარებამოვლენები. თუ მთლიანი მასა ძალიან დიდი აღმოჩნდება, ობიექტი მაშინვე შავ ხვრელში ჩამოიშლება. თუ მასა ოდნავ ნაკლებია, მაშინ შეიძლება წარმოიშვას არათანაბარი სწრაფად მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავი, რომელიც, თუმცა, საბოლოოდ შავ ხვრელშიც დაინგრევა. ალტერნატიული ვარიანტია მაგნეტარის ფორმირება, სწრაფად მბრუნავი ნეიტრონული ხვრელი უზარმაზარი უზარმაზარი. მაგნიტური ველი. როგორც ჩანს, შეჯახებისას არ წარმოიქმნა მაგნიტარი თანმხლები მძიმე რენტგენის გამოსხივება.

MASTER-ის ქსელის ხელმძღვანელის ვლადიმერ ლიპუნოვის თქმით, ამჟამად არსებული მონაცემები არ არის საკმარისი იმის გასარკვევად, თუ რა ჩამოყალიბდა კონკრეტულად შერწყმის შედეგად. თუმცა, ასტრონომებს უკვე აქვთ არაერთი თეორია, რომელიც უახლოეს დღეებში გამოქვეყნდება. შესაძლოა შესაძლებელი იყოს სასურველი კრიტიკული მასის დადგენა მომავალი ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმებიდან.

ვლადიმერ კოროლევი, N+1