Kilonova - zaobserwowana grawitacyjnie i optycznie

“Widzieliśmy” już zderzenie czarnych dziur. Więc kiedy zapowiedziano ogłoszenie “bezprecedensowego” odkrycia związanego z falami grawitacyjnymi, byłem naprawdę zaintrygowany. Niedawno zakończyła się konferencja prasowa i już wszystko jasne - udało się dokonać obserwacji zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, zarówno w postaci fal grawitacyjnych jak i fal elektromagnetycznych (światła, promieniowania radiowego, gamma…). Oto krótkie podsumowanie.

Masa zakrzywia czasoprzestrzeń. Zakrzywienie to z reguły jest niewielkie i stałe, dość trudno je obserwować, choć już w 1919 roku w czasie zaćmienia słońca udało się potwierdzić to zjawisko (jednocześnie dostarczając kolejnego dowodu na prawdziwość Einsteinowskiej ogólnej teorii względności).

Obracająca się masa skręca czasoprzestrzeń. Zjawisko to byłoby łatwe do zaobserwowania gdybyśmy mieli pod ręką czarną dziurę, ale na szczęście nie mamy. Mamy zamiast tego sporo genialnych ludzi, którzy w 1959 wymyślili jak to zaobserwować w przypadku Ziemi. Technicznie było to tak trudne, że dopiero w 2007 wyniki uzyskane za pomocą Gravity Probe B potwierdziły zjawisko (znów dowodząc OTW).

Wirujące wokół siebie i zderzające się masy generują fale grawitacyjne. Generują je spadające na siebie i łączące się czarne dziury. Generują je spadające na siebie gwiazdy neutronowe. To ekstremalnie gęste obiekty - ich średnice wynoszą po kilkanaście kilometrów, a są znacznie cięższe od Słońca. Im ciaśniej wirują wokół siebie tym mocniejsze fale grawitacyjne towarzyszą tej śmiertelnej spirali.

Naukowcy w obserwatoriach LIGO (dwa punkty na mapie USA) oraz Virgo (umiejscowione we Włoszech) zaobserwowali narastające fale. Fale grawitacyjne rozchodzą się z prędkością światła, dlatego mając trzy punkty obserwacji można dokonać triangulacji i namierzyć ich źródło. Idea jest troszkę podobna do GPSu, ale niezupełnie. Pozwala określić z którego regionu nieba pochodzą, ale nie odległość*. Jako że fale narastały, szybko nawiązano kontakt z obserwatorami i teleskopami na Ziemi i w kosmosie, by zwróciły się w podanym kierunku.

W wyznaczonym regionie oczywiście znajduje się dużo galaktyk, ale na szczęście bardzo szybko namierzono właściwą - NGC 4993. Niecałe dwie sekundy po zderzeniu teleskopy Fermi i INTEGRAL zarejestrowały rozbłysk promieniowania gamma, co jest argumentem za teorią, że źródłem tychże rozbłysków są właśnie kolizje gwiazd neutronowych. Światło widzialne zaobserwowano 11 godzin później. Docelowo ponad 70 teleskopów zaobserwowało ten kosmiczny kataklizm w najróżniejszych partiach spektrum elektromagnetycznego.

Kilonova - tak nazywa się zderzenie gwiazd zdegenerowanych (neutronowych i/lub czarnych dziur). Ocenia się, że zjawiska te mogą produkować nawet połowę pierwiastków cięższych od żelaza we wszechświecie. Naukowcy oceniają, że w tej kolizji powstało sto kwadryliardów (10^29) kilogramów metali ciężkich, w tym sześćdziesiąt kwadryliardów samego złota i platyny. To dziesięć tysięcy razy więcej niż wynosi masa Ziemi.

Innymi słowy, połowa złota w Twojej biżuterii może pochodzić z eksplozji umierającej gwiazdy, a druga połowa mogła powstać gdy doszło do zderzenia dwóch martwych gwiazd.


* - prawdę powiedziawszy dysponując odpowiednio dużym kosmicznym wykrywaczem fal grawitacyjnych bylibyśmy w stanie dokładnie określić punkt w trójwymiarowej przestrzeni, ale cóż - może się doczekamy i takiej zabawki.


Źródła:
European Souther Observatory - oficjalny press release
Science vs Cinema
Kilonova
Kosmiczna Propaganda
Dlaczego odkrycie fal grawitacyjnych


Podoba Ci się to co robię? Wpłyń na rozwój strony i zostań patronem Węglowego.