לפני כ -130 מיליון שנה, בגלקסיה רחוקה, התנגשו שני כוכבי נויטרונים. אירוע זה מהווה כעת את התצפית החמישית של גלי הכבידה על ידי מצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר לייזר (LIGO) ושיתוף פעולה עם מזל בתולה, והגילוי הראשון שלא נגרם כתוצאה מהתנגשות של שני חורים שחורים.
אבל האירוע הזה - שנקרא קילונובה - ייצר גם משהו אחר: אור, לאורך אורכי גל מרובים.
לראשונה בהיסטוריה נצפתה לראשונה תופעה אסטרונומית דרך גלי כבידה ואז נראתה באמצעות טלסקופים. במאמץ שיתופי להפליא, למעלה מ- 3,500 אסטרונומים השתמשו במאה מכשירים בלמעלה מ -70 טלסקופים ברחבי העולם ובחלל עבדו עם פיזיקאים משיתוף הפעולה LIGO ו- Virgo.
מדענים מכנים זאת "אסטרונומיה מולטי-מסנג'רית".
"יחד, כל התצפיות הללו גדולות מסכום חלקיהן", אמרה לורה קדונאטי, סגנית דובר ליגו בתדריך היום. "אנו לומדים כעת על הפיזיקה של היקום, על האלמנטים מהם אנו עשויים, באופן שאיש מעולם לא עשה לפני כן."
"זה ייתן לנו תובנה כיצד פיצוצי סופרנובה עובדים, כיצד נוצרים זהב ואלמנטים כבדים אחרים, כיצד הגרעינים בגופנו עובדים ואפילו כמה מהר היקום מתרחב," אמרה מנואלה קמפנלי, ממכון הטכנולוגיה של רוצ'סטר. "אסטרונומיה מולטי-מסנג'רית מדגימה כיצד אנו יכולים לשלב את הדרך הישנה עם החדשה. זה שינה את דרך האסטרונומיה. "
כוכבי נויטרון הם ליבות השאריות הכתושות של כוכבים מאסיביים שהתפוצצו מזמן כסופרנובות. שני הכוכבים, הממוקמים זה ליד זה בגלקסיה הנקראת NGC 4993, התחילו את דרכם בין פי 20-20 למסת שמשנו. ואז עם הסופרנובות שלהם, כל אחד מהם מעובה עד לקוטר של כעשרה מיילים, בגודל של עיר. מדובר בכוכבים המורכבים כולה מנוטרונים ונמצאים בין כוכבים נורמליים לחורים שחורים בגודל ובצפיפות - רק כפית של חומר כוכב נויטרונים תשקל מיליארד טון.
הם הסתובבו זה סביב זה בריקוד קוסמי עד שכוח המשיכה ההדדי שלהם גרם להם להתנגש. התנגשות זו הניבה כדור אש בממדים אסטרונומיים וההשלכות של אותו אירוע הגיעו לכדור הארץ 130 מיליון שנה לאחר מכן.
"בזמן שאירוע זה התרחש לפני 130 מיליון שנה, גילינו זאת רק על כדור הארץ ב -17 באוגוסט 2017, רגע לפני ליקוי חמה," אמר אנדי האוול ממצפה הכוכבים לאס קמברס. "שמרנו על זה סוד כל הזמן ואנחנו עומדים לפרוץ!"
בשעה 8:41 בבוקר EDT, LIGO וב מזל בתולה הרגישו את הרעידות המוקדמות של אדוות גלי החלל והחלל. רק שתי שניות אחר כך, הבזק בהיר של קרני גאמה התגלה על ידי טלסקופ החלל הפרמי של נאס"א. זה איפשר לחוקרים להצביע במהירות על הכיוון ממנו הגלים הגיעו.
אלרגיות אסטרונומיות, שהוזעקו על ידי טלגרם אסטרונומים, התערבבו בכדי לערוך תצפיות ולהתחיל לאסוף נתונים נוספים ממיזוג כוכבי הנויטרונים.
אנימציה זו מראה כיצד טלסקופים של LIGO, מזל בתולה וטלוויזיה על בסיס חלל וקרקעי התקרבו למיקום גלי הכבידה שאותרו ב- 17 באוגוסט 2017 על ידי LIGO ו- Virgo. על ידי שילוב של נתונים ממשימות החלל הפרמי והאינטגרל עם נתונים של LIGO ומזל בתולה, הצליחו מדענים להגביל את מקור הגלים לתיקון שמיים בן 30 ריבוע. טלסקופים אור נראים חיפשו מספר גדול של גלקסיות באזור זה, ובסופו של דבר חשפו כי NGC 4993 הוא מקור גלי הכבידה. (אירוע זה נקבע לימים בשם GW170817.)
בהצהרה אמר ג'ו ואן דן ברנד, דובר שיתוף הפעולה בתולה, "באירוע זה יש לוקליזציה שמימית מדויקת ביותר של כל גלי הכבידה שזוהו עד כה." "דיוק שיא זה אפשר לאסטרונומים לבצע תצפיות מעקב שהובילו לשפע של תוצאות עוצרות נשימה."
זה מספק את העדויות האמיתיות הראשונות לכך שגלי אור וכבידה נודדים באותן מהירויות - סמוך למהירות האור - כפי שחזה אינשטיין.
מצפה כוכבים מהקטנים עד הידועים ביותר היו מעורבים, ובמהרה ערכו תצפיות. בהתחלה בהיר, האירוע דעך תוך פחות מ- 6 ימים. האוול אמר כי האור שנצפה היה בהיר פי 2 מיליון מהשמש במהלך השעות הראשונות, אך לאחר מכן הוא דעך במשך מספר ימים.
מצלמת האנרגיה האפלה (DECam), המותקנת על הטלסקופ בבלנקו בגובה 4 מטרים במצפה הכוכבים הבין-אמריקני Cerro Tololo, בהרי האנדים הצ'יליים, הייתה אחד הכלים שעזרו לאתר את מקור האירוע.
"האתגר שעומד בפנינו בכל פעם ששיתוף הפעולה של LIGO מעלה טריגר תצפיתי חדש הוא כיצד אנו מחפשים מקור שהולך ונמוג במהירות, אולי היה קלוש מלכתחילה והוא ממוקם אי שם," אמרה מרקל סוארס-סנטוס. , מאוניברסיטת ברנדייס בתדרוך. היא הסופרת הראשונה על המאמר המתארת את האות האופטי הקשור לגלים הכבידתיים. "זה האתגר הקלאסי של למצוא מחט בערימת שחת עם הסיבוך הנוסף שהמחט רחוקה וערימת שחת זזה."
עם ה- DECam הם הצליחו במהירות לקבוע את גלקסיית המקור, ולשלול 1,500 מועמדים אחרים שנמצאו באותה ערימת שחת.
"דברים שנראים כמו 'מחטים' אלה נפוצים מאוד, ולכן עלינו לוודא שיש לנו את הדבר הנכון. היום אנו בטוחים שיש לנו, "הוסיפה סוארס-סנטוס.
במחלקה הקטנה מאוד, טלסקופ רובוטי קטן בגודל 16 אינץ 'בשם PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - אותו תיאר האסטרונום דייוויד סנד מאוניברסיטת אריזונה ב"בעיקרון טלסקופ חובב מרופד ", עזר גם הוא לקבוע המקור. סנד אמר שהדבר מוכיח כי אפילו טלסקופים קטנים יכולים לשחק גליל באסטרונומיה רב-מסנגרית.
את הידוע מובילים האבל ומספר מצפי-חלל אחרים של נאס"א ואס"א, כמו משימות סוויפט, צ'נדרה וספיצר. האבל תפס תמונות של הגלקסיה באור גלוי ואינפרא אדום, כשהיה עד לחפץ בהיר חדש בתוך NGC 4993 שהיה בהיר מנובא אך קלוש יותר מסופרנובה. התמונות הראו שהאובייקט דעך בולט במהלך ששת הימים של תצפיות האבל. בעזרת היכולות הספקטרוסקופיות של האבל הצוותים מצאו גם אינדיקציות לחומר שהופלט על ידי הקילונובה במהירות כמו חמישית ממהירות האור.
"זה מחליף משחק לאסטרופיזיקה," אמר האוול. "מאה שנה אחרי שאיינשטיין תיאר את גלי הכבידה, ראינו אותם והתחקינו אחריהם למקור שלהם כדי למצוא פיצוץ עם פיזיקה חדשה מהסוג שרק חלמנו עליו קודם."
להלן רק כמה תובנות שהאירוע היחיד הזה יצר, תוך שימוש באסטרונומיה רב-מסינית:
* קרני גמא: הבזקי האור האלה קשורים כעת באופן סופי למיזוג כוכבי נויטרונים ויסייעו למדענים להבין כיצד פיצוצים של סופרנובה עובדים, הסביר ריצ'רד אושונסי, אף הוא ממכון הטכנולוגי של רוצ'סטר וחבר בצוות LIGO. "המדידות הראשוניות של קרני הגמא בשילוב עם איתור גל הכבידה מאשרים עוד יותר את תורת היחסות הכללית של איינשטיין, החזויה שגלי הכבידה צריכים לנוע במהירות האור", אמר.
* מקור הזהב והפלטינה: "תצפיות אלה חושפות את טביעות האצבע הישירות של האלמנטים הכבדים ביותר בטבלה המחזורית", אמר אדו ברגר, מהמרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד סמית'סוניאן, כשהוא מדבר בתדריך. "ההתנגשות של שני כוכבי הנויטרונים הפיקה עשר פעמים של מסת כדור הארץ בזהב ובפלטינה בלבד. חשוב על הדרך בה חומרים אלה עפים מהאירוע הזה, הם בסופו של דבר משתלבים עם אלמנטים אחרים ליצירת כוכבים, כוכבי לכת, חיים ... ותכשיטים. "
ברגר הוסיף עוד משהו שאפשר לחשוב עליו: פיצוצי הסופרנובה המקוריים של הכוכבים הללו ייצרו את כל היסודות הכבדים עד הברזל והניקל. ואז בקילונובה במערכת אחת זו אנו יכולים לראות את ההיסטוריה השלמה של איך נוצר הטבלה המחזורית של היסודות הכבדים.
האוול אמר שכאשר מחלקים את חתימות האלמנטים הכבדים לספקטרום, אתה יוצר קשת בענן. "אז באמת היה סיר זהב בסוף הקשת, לפחות קשת קילונובה," התבדח.
* אסטרונומיה בפיזיקה גרעינית: "בסופו של דבר, תצפיות נוספות כמו תגלית זו יספרו לנו כיצד הגרעינים בגופנו עובדים," אמר אושונסי. "השפעות כוח הכבידה על כוכבי הנויטרונים יספרו לנו כיצד כדורים גדולים של נויטרונים מתנהגים, ועל ידי הסקה, כדורים קטנים של נויטרונים ופרוטונים - החומר בתוך גופנו המרכיב את רוב המסה שלנו"; ו
* קוסמולוגיה: - "מדענים יכולים כעת למדוד באופן עצמאי כמה מהר היקום מתרחב על ידי השוואת המרחק לגלקסיה המכילה את הבזק האור הבהיר והמרחק הנגזרים מהתצפית שלנו על גל הכבידה," אמר O'Shaughnessy.
"היכולת ללמוד אותו אירוע גם עם גלי כבידה וגם עם אור היא מהפכה אמיתית באסטרונומיה," אמר האסטרונום טוני פירו מ- CfA. "כעת אנו יכולים ללמוד את היקום עם בדיקות שונות לחלוטין, המלמדות דברים שלעולם לא נוכל לדעת רק עם זה או אחר."
"בשבילי, מה שהפך את האירוע למדהים כל כך הוא שלא רק שגילינו גלי כבידה, אלא שראינו אור על פני הספקטרום האלקטרומגנטי, שנראו על ידי 70 מצפים כוכבים ברחבי העולם", אמר דייוויד רייץ, דובר המדע של ליגו, בעיתונות של היום תדרוך. "זו הפעם הראשונה שהקוסמוס מספק לנו את המקבילה לסרטים עם סאונד. הקליפ הוא האסטרונומיה התצפיתית לאורך אורכי גל שונים והצליל הוא גלי כבידה. "
מקורות: מצפה הכוכבים לאס קמברס, טלסקופ החלל האבל, מכון טכנולוגי רוצ'סטר, Kilonova.org, CfA,, תדרוך עיתונאים.
פודקאסט (אודיו): הורדה (משך: 9:12 - 8.4MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
פודקאסט (וידאו): הורדה (משך: 9:12 - 74.5MB)
הירשם כמנוי: פודקאסטים של אפל | אנדרואיד | RSS
