Слияние двух нейтронных звезд и формирование черной дыры (Видео)

Условно говоря, мы услышали звон, но не знаем, где он. 17 августа Земли достигли как световые, так и гравитационно-волновые сигналы слияния нейтронных звезд. Впервые в истории пара сигналов была зарегистрирована людьми. Фаза спирального кружения наблюдалась детекторами LIGO и Virgo в течение 30 секунд — в 100 раз дольше, чем предыдущие гравитационно-волновые сигналы. Также этот сигнал стал самым ближайшим из всех, что мы видели, всего в 130 миллионах световых лет от нас. В то время как обсерватории извлекали из сигналов огромное количество информации, возникла новая задача: привести все это к теоретической осмысленности.

Итан Зигель сел с Крисом Фрайром из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, специалистом по сверхновым, нейтронным звездам и гамма-лучевым всплескам, который работает над теоретической стороной этих объектов и событий. Никто не ожидал, что LIGO и Virgo смогут зарегистрировать слияние на таком раннем этапе проекта, всего через два года после первой успешной регистрации и задолго до достижения запланированной чувствительности. Но они не только увидели сигналы, но и смогли точно обозначить их источник, место слияния, что принесло нам кучу сюрпризов.

Вот пять самых больших новых вопросов, которые поднимает открытие.

Как часто протекают слияния нейтронных звезд?

До того как мы наблюдали это событие, у нас было два способа оценки частоты слияний нейтронных дыр: измерения двойных нейтронных звезд в нашей галактике (как от пульсаров) и наши теоретические модели образования звезд, сверхновых и их останков. Все это дает нам оценку — порядка 100 таких слияний происходит ежегодно в пределах кубического гигапарсека космоса.

Наблюдение нового события обеспечило нам первую наблюдаемую оценку частоты сияний, и она в десять раз больше ожидаемого. Мы думали, что нам понадобится LIGO, достигшая предела чувствительность (сейчас она на полпути), чтобы увидеть хоть что-то, а затем еще и три дополнительных детектора для точного определения места. А нам удалось не только рано увидеть его, но и локализовать с первой же попытки. Итак, вопрос: нам просто повезло увидеть это событие или же частота таковых действительно намного выше, чем мы думали? Если выше, в чем тогда ошибочны наши теоретические модели? В следующем году LIGO уйдет на модернизацию, и у теоретиков будет немного времени пораскинуть мозгами.

«Чандра» засвидетельствовала сокрушительное слияние звезд

Рекомендуемые похожие статьи:

  • Почтовая марка с изображением Плутона миссии «Новые горизонты » была занесена в «Книгу рекордов Гиннесса» Это новый мировой рекорд, который меняется каждую секунду. «Наша миссия состоит в том, чтобы регистрировать все самое необычное»,- сказал Джимми Коггинс, главный судья […]
  • «Хаббл» обнаружил парочку галактик, пришедших из космической Пустыни Космический телескоп ведомства НАСА «Хаббл» обнаружил две крошечные карликовые галактики, которые перебрались из огромной космической пустыни в «большой город», наполненный галактиками. […]
  • История черной дыры рассказана Космическими объектами Два астрономических тела демонстрируют доказательства значительного изменения в поведении сверхмассивной черной дыры в далекой галактике. Используя данные, полученные рентгеновской […]
  • Десятилетия исследования Юпитера Запущенный в 2011 году, космический аппарат «Юнона» попала на орбиту Юпитера только 4 июля 2016 года, тем самым включая себя в длительную историю изучения газового гиганта. С давних […]
  • Кеплер любуется звездными танцорами в скоплении Плеяды Звезды скопления Плеяды, будто космические балерины, вращаются. Но эти небесные танцоры вращаются на разных скоростях. Астрономы уже давно задавались вопросом, что определяет скорость […]
  • Сохраняя информацию на далекое будущее (I часть) Основное предназначение большинства архивов- это накопление и хранение информации о сегодняшнем дне, с целью изучения надежно хранящейся информации в будущем. Важнейшая функция всех […]
  • Космический телескоп «Хаббл» стремиться к финальному рубежу https://www.youtube.com/watch?v=GQK580aE_yk «Звездный путь» отмечает 50-ти летнюю годовщину в 2020 году. Этот телесериал вскружил воображение зрителям коронной фразой: «Смело иди туда, […]
  • Скрытая черная дыра может свидетельствовать о новой популяции Астрономы сопоставили данные, полученные при помощи обсерватории НАСА в рентгеновском излучении Чандра, космического телескопа «Хаббл», Сверхбольшой антенной решетки, и подытожили, что […]
  • Космический телескоп «Хаббл» в центре активного звездообразования Это изображение, сделанное при помощи телескопа «Хаббл», который принадлежит ведомству НАСА и Европейскому космическому агентству, демонстрирует переливающийся пейзаж одной из самых […]

Что заставляет вещество выбрасываться в процессе слияния звезд?

Наши лучшие теоретические модели предсказывали, что слияния звезд вроде этого будет сопровождаться ярким световым сигналом в ультрафиолетовой и оптической частях спектра в течение дня, а затем будет тускнеть и исчезать. Но вместо этого сияние продержалось два дня, прежде чем начало тускнеть, и у нас, конечно, появились вопросы. Яркое свечение, которое продержалось так долго, свидетельствует о том, что ветра в диске вокруг звезд выбросили 30-40 масс Юпитера в виде вещества. По нашим данным, вещества должно было быть меньше вдвое или даже в восемь раз.

Что же такого необычного в этих выбросах? Чтобы смоделировать такое слияние, нужно включить много разной физики:

  • гидродинамику
  • ОТО
  • магнитные поля
  • уравнение состояния материи при ядерных плотностях
  • взаимодействия с нейтрино

…и многое другое. Различные коды моделируют эти компоненты с разными уровнями сложности, и мы не знаем наверняка, какой из компонентов несет ответственность за эти ветры и выбросы. Найти нужный — проблема для теоретиков, и нам приходится мириться с тем, что мы впервые измерили слияние нейтронных звезд… и получили сюрприз

В последние моменты слияния две нейтронных звезды не только испускают гравитационные волны, но и катастрофический взрыв, который эхом прокатывается по всему электромагнитному спектру. И если продуктом будет нейтронная звезда, черная дыра или нечто экзотическое среднее, переходное состояние нам пока неизвестно

Типы звёздных столкновений и слияний

Сверхновая типа 1A

Белые карлики это остатки маломассивных звёзд. Если белый карлик входит в состав двойной системы, то в результате аккреции он может перетаскивать вещество с звезды-спутника (это может быть как красный гигант так и звезда главной последовательности). Таким образом, масса белого карлика может превысить предел Чандрасекара, что приводит к его гравитационному коллапсу и к последующему взрыву сверхновой типа Ia. Однако, когда два белых карлика обращаются друг вокруг друга на близких орбитах[5], то эмиссия гравитационных волн уменьшает момент импульса системы и заставляет звёзды приближаться друг к другу по спирали. Если во время их слияния суммарная масса превышает предел Чандрасекара, то ни тепловое давление, ни даже давление вырожденного электронного газа не в состоянии уравновесить гравитацию, и происходит гравитационный коллапс. Он приводит к увеличению плотности и температуры в недрах и началу ядерных реакций горения углерода, в результате чего температура повышается ещё больше. Повышение температуры ускоряет ход ядерных реакций, но не приводит к увеличению давления и расширения звезды, поскольку вещество в белых карликах находится в вырожденном состоянии. Процесс приобретает цепной характер. Разгонная реакция ядерного синтеза быстро нагревает внутреннюю часть комбинированной звезды, и это приводит к взрыву сверхновой[5]. В течение нескольких секунд всё вещество звезды разлетается по сторонам[6].

Столкновения нейтронных звезд

Воспроизвести медиафайл

Видео, моделирующее столкновение двух нейтронных звезд

Столкновения нейтронных звёзд происходит по сценарию, напоминающему столкновение белых карликов. Когда две нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга, то они начинают приближаться друг к другу по спирали. Если их общая масса превышает предел Оппенгеймера — Волкова, то такое столкновение приводит к образованию чёрной дыры. В течение 1-2 тысячных долей секунды возникает магнитное поле, которое в триллионы раз превышает магнитное поле Земли. Астрономы предполагают, что именно это событие приводит к возникновению определенного рода гамма-вспышек[7].

Слияние звезд вызвало сверхмассивную нейтронную звезду?

Чтобы получить достаточно потерянной массы от слияния нейтронных звезд, нужно, чтобы продукт этого слияния сгенерировал достаточно энергии соответствующего типа, чтобы сдуть эту массу с окружающего звезды диска. Основываясь на наблюдаемом гравитационно-волновом сигнале, мы можем сказать, что это слияние создало объект массой 2,74 солнечных, что значительно превышает максимум солнечной массы, который может быть у невращающейся нейтронной звезды. То есть, если ядерная материя ведет себя так, как от нее ожидаем, слияние двух нейтронных звезд должно было привести к появлению черной дыры.

Нейтронная звезда — одно из самых плотных собраний вещества во Вселенной, однако у ее массы есть верхний предел. Превысьте его — и нейтронная звезда снова коллапсирует с образованием черной дыры

Если бы ядро этого объекта после слияния немедленно сжалось до черной дыры, никакого выброса бы не было. Если бы вместо этого оно стало сверхмассивной нейтронной звездой, то должно было бы вращаться чрезвычайно быстро, поскольку большой угловой момент увеличил бы максимальный предел массы на 10-15%. Проблема в том, что если бы мы получили так быстро вращающуюся сверхмассивную нейтронную звезду, она должна была бы стать магнетаром с чрезвычайно мощным магнитным полем, в квадриллион раз более мощным, чем поля на поверхности Земли. Но магнетары быстро перестают вращаться и должны коллапсировать в черную дыру через 50 миллисекунд; наши же наблюдения за магнитными полями, вязкостью и нагревом, которые выбросили массу, показывают, что объект существовал сотни миллисекунд.

Что-то здесь не так. Либо у нас быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая по какой-то причине не является магнетаром, либо у нас будут выбросы на сотни миллисекунд, и наша физика не дает нам ответ. При этом, пусть даже ненадолго, скорее всего, у нас была сверхмассивная нейтронная звезда, а за ней и черная дыра. Если оба варианта верны, мы имеем дело с самой массивной нейтронной звездой и самой маломассивной черной дырой за всю историю наблюдений!

Слияние двух нейтронных звезд могло привести к появлению самой маленькой черной дыры

Ученые провели исследование и выяснили, что продуктом слияния двух нейтронных звезд, гравитационные волны от которого астрономы “поймали” в 2020 году при помощи детектора обсерватории LIGO, с большей долей вероятности может быть небольшая черная дыра, размером около 2,7 массы Солнца, сообщает Astronomy Now. Это делает ее самой маленькой черной дырой из всех известных нам на сегодняшний день.

В августе 2020 года астрономы стали свидетелями одного из самых грандиозных космических представлений, которое произошло на расстоянии 138 миллионов световых лет от нас — столкновения двух нейтронных звезд.

Это “космическое ДТП” наблюдали около 70 обсерваторий по всему миру, оно было настолько мощным, что смогло вызвать “пространственно-временную рябь” (гравитационные волны), гамма-всплеск, рентгеновское, оптическое, инфракрасное, ультрафиолетовое излучения и радиоволны.

Гравитационные волны ученые наблюдали впервые в истории, ранее существование этого явления было предсказано лишь теоретически и имело только косвенные подтверждения. Сигнал получил официальное обозначение GW170817. Чуть позже за свои исследования американские астрономы были удостоены Нобелевской премии, а когда ажиотаж вокруг открытия немного поутих, специалисты задались вопросом, какой объект мог образоваться после слияния двух нейтронных звезд.

Что породило столкновение

Астрономы были уверены, что столкновение породило объект массой около 2,7 солнечных, но они не знали, что именно возникло после “космического ДТП”: огромная нейтронная звезда (тогда она была бы самой массивной из всех открытых человеком нейтронных звезд), либо черная дыра, которая по своей массе в два раза уступает самой маленькой черной дыре, известной на сегодняшний день — IGR J17091-3624, массой 3-7 солнечных.

Гравитационные волны

Чтобы прийти к единому мнению и наконец-то ответить на этот вопрос, ученые проанализировали данные, собранные обсерваторией Чандра. Телескоп вел наблюдения за местом столкновения в рентгеновском диапазоне в течение нескольких месяцев после события.

“Если бы слияние, обнаруженное LIGO, привело к появлению более массивной нейтронной звезды, то данные Чандра должны были бы указать на следы высокоэнергетических частиц и сильного рентгеновского излучения. Но ничего этого обсерватория не нашла. Уровни рентгеновских лучей оказались в несколько сотен раз ниже, чем ожидалось”

, — говорит один из исследователей Паван Кумар. —
“Это рентгеновское излучение можно объяснить как результат того, что ударная волна материала врезалась в окружающий умирающую звезду кокон пыли и газа, ионизировала его атомы и заставила их светиться. Что характерно для черной дыры”.
Тем не менее, ученые пока не решаются однозначно заявлять, черная дыра стала продуктом этого столкновения или все же нейтронная звезда.

“Через два-три месяца мы в этом вопросе поставим точку. Если это черная дыра, сигнал должен постепенно исчезать по мере ослабления ударной волны. Но если это нейтронная звезда, мы увидим яркий объект в радио- и рентгеновском диапазонах”, — заключил Паван Кумар.

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0

0

Если эти нейтронные звезды были бы более массивными, было бы слияние невидимым?

Существует предел тому, насколько массивными могут быть нейтронные звезды, и если добавлять и добавлять массы, получится аккурат черная дыра. Этот предел в 2,5 солнечных масс для невращающихся нейтронных звезд означает, что если общая масса слияния будет ниже, вы почти наверняка останетесь с нейтронной звездой после слияния, что приведет к сильным и долгим ультрафиолетовым и оптическим сигналам, которые мы видели в данном случае. С другой стороны, если подняться выше 2,9 солнечных масс, сразу после слияния сформируется черная дыра, вполне вероятно — без ультрафиолетовых и оптических сопровождений.

Так или иначе, наше самое первое слияние нейтронных звезд оказалось именно в середине этого диапазона, когда может появиться сверхмассивная нейтронная звезда, создающая выбросы и оптические и ультрафиолетовые сигналы на протяжении короткого времени. Образуются ли магнетары при менее массивных слияниях? А более массивные — сразу приходят к черным дырам и остаются невидимыми на этих длинах волн? Насколько редкие или распространенные три этих категории слияния: обычные нейтронные звезды, сверхмассивные нейтронные звезды и черные дыры? Через год LIGO и Virgo займутся поисками ответов на эти вопросы, а у теоретиков будет как раз год, чтобы привести свои модели в соответствие с прогнозами.

Гравитационная волна позволила впервые увидеть слияние нейтронных звезд

Слияние нейтронных звезд

Фото: EAST NEWS

17 августа 2020 года автоматическая обсерватория LIGO обнаружила гравитационную волну GW170817. Это уже пятая подобная волна, зарегистрированная с 2020 года — момента запуска обсерватории. Волна пришла из сектора неба в 35 квадратных градусов. Наблюдения того же сектора в телескопы позволило заметить вспышку в гамма-диапазоне. Она была вызвана мощнейшим всплеском синтеза и распада ядер на поверхности двух нейтронных звезд при их слиянии. Об открытии сообщает пресс-релиз Европейской южной обсерватории.

Сразу после регистрации гравитационной волны к наблюдению этого сектора неба было подключено более полусотни телескопов по всему миру. Первым получить изображение района событий в видимом диапазоне смог телескоп Европейской южной обсерватории в Чили. Вспышку можно было увидеть и в электромагнитном диапазоне, но только из южного полушария — наблюдению из северного мешал наклон Земли.

Сравнив снимки во всех доступных диапазонах, астрономы пришли к выводу, что гравитационная волна пришла от того же события, что и гамма-всплеск, а также видимая вспышка. Источник волн и вспышки были расположены в галактике NGC 4993, в 130 миллионах световых лет от нас. Это первый случай, когда событие вызвавшее гравитационную волну случилось так близко к Земле.

Анализ данных LIGO показал, что гравитационная волна была вызвана слиянием двух тел сравнительно небольшой массы — от 1,1 до 1,6 солнечных. Это значит, что ими были две нейтронные звезды. Обычные звезды тоже могут иметь подобную массу, но не способны породить гравитационную волну такой силы.

Дело в том, что любая гравитационная волна — это рябь пространства-времени, искажение, которое вызывают два массивных и компактных тела когда резко ускоряются друг рядом с другом. Нейтронные звезды при массе больше солнечной имеют диаметр не 1,4 миллиона километров, как наше светило, а лишь 20-25 километров. Они в сотни тысяч раз меньше, отчего их плотность колоссальна, а тяготение на поверхности в 200 миллиардов раз больше земного (у Солнца — лишь в 28 раз выше). Наложение гравитационных полей двух таких объектов, быстро вращающихся друг вокруг друга, порождает сильнейшие волны, сравнимые с теми, что образуются при слиянии двух черных дыр.

До августа 2020 года гравидетекторы LIGO наблюдали только слияния крайне удаленных от нашей планеты черных дыр. И эти события никогда не сопровождалось вспышками в каких-либо других диапазонах. С нейтронными звездами, зафиксированными LIGO, все иначе — на месте их вспышки в галактике NGC 4993 была замечена килонова. Так называют мощную вспышку, вызванную процессом быстрого захвата нейтронов атомами и их последующим радиоактивным распадом. До сих не удавалось однозначно выяснить, чем вызываются килоновы. Новые наблюдения показали, что их причина — это именно слияние нейтронных звезд.

Что приводит к тому, что гамма-лучевые всплески такие яркие

Этот вопрос весьма сложный. С одной стороны, открытие подтвердило то, что давно подозревали, но никак не могли доказать: что сливающиеся нейтронные звезды действительно производят гамма-лучевые всплески. Но мы всегда считали, что гамма-лучевые всплески испускают гамма-лучи только в узкой конусообразной форме, 10-15 градусов в диаметре. Теперь же мы знаем, из положения слияния и величины гравитационных волн, что гамма-лучевые всплески уходят на 30 градусов от нашей линии визирования, но мы при этом наблюдаем мощный гамма-лучевой сигнал.

Природа гамма-лучевых всплесков должна измениться. Задача теоретиков состоит в том, чтобы объяснить, почему физика этих объектов настолько отличается от предсказанной нашими моделями.

Вот и все: в России робот-телескоп зафиксировал столкновение и взрыв двух нейтронных звезд

«Гамма-всплески обычно возникают при рождении сверхновой звезды или при столкновении двух нейтронных звезд. Фиксировать гамма-всплески является основной задачей робота-телескопа. Это непредсказуемое явление, нельзя сказать, где и в каком месте произойдет. Наш телескоп в этом году зафиксировал такое космическое событие первый раз. Чуть позже сможем сказать, на каком расстоянии от Земли это произошло, данные еще обрабатываются», — сказал собеседник агентства. Установленный в черте Благовещенска робот-телескоп внес свой вклад в важное научное событие, когда в 2017 году ученые впервые в истории зафиксировали гравитационные волны от слияния двух нейтронных звезд. Это событие уловили телескопы установленные в разных точках планеты. В сеть роботизированных телескопов МГУ входит пять установок в России, в том числе в Амурской области. Кроме того, роботы-телескопы установлены в Аргентине, в ЮАР и на Канарских островах в Испании. Чем опасен взрыв чужих звезд для землян. Смертельным считается взрыв, который происходит в радиусе 30 световых лет от Земли. Что точно до нас долетит, так это нейтрино. Эти частицы свободно проникают сквозь материю. И сквозь нас проникнут, не причинив вреда. Но если верить гипотезам нетрадиционных физиков, то мощные потоки нейтрино способны ускорять ядерные и термоядерные реакции. А это может навредить атомным станциям, запасам ядерного оружия и самому нашему Солнцу, которые тоже взорвутся, попав под излучение взорвавшихся звезд. Тогда конца света не миновать. Еще одна страшилка — жесткое рентгеновское излучение. Якобы оно может ударить по Земле, сильно навредив животному и растительному миру, если ось заезды окажется направленной на нас. У канадских ученых Дейла Рассела и Тэкера Уолесса даже есть гипотеза, согласно которой динозавры вымерли от рентгеновской радиации. А ее породил взрыв сверхновой, случившийся 65 миллионов лет назад где-то не очень далеко от Солнечной системы. Ученые, правда, не сообщают где именно.

Насколько непрозрачны и прозрачны тяжелые элементы?

Когда дело доходит до самых тяжелых элементов в периодической таблице, мы знаем, что они произведены по большей части не сверхновыми, а именно слияниями черных дыр. Но чтобы получить спектры тяжелых элементов с расстояния в 100 миллионов световых лет, нужно понимать их прозрачность. Сюда входит понимание атомных физических переходов электронов на орбиталях атома в астрономической обстановке. Впервые у нас есть среда для проверки того, как астрономия пересекается с атомной физикой, и последующие наблюдения слияний должны позволить нам ответить на вопрос о непрозрачности и прозрачности в том числе.

Вполне возможно, что слияние нейтронных звезд происходит постоянно, а когда LIGO достигнет запланированного уровня чувствительности, мы будем находить десятки слияний в год. Также возможно, что это событие было крайне редким и нам повезет видеть лишь по одному за год даже после обновления установок. Следующие десять лет физики-теоретики потратят на поиск ответов на выше описанные вопросы.

Будущее астрономии лежит перед нами. Гравитационные волны — это новый, совершенно независимый способ исследования неба, и сопоставляя небо с гравитационными волнами с традиционными астрономическими картами, мы готовы ответить на вопросы, которые не осмеливались задать еще неделю назад.

Столкновение нейтронных звезд: российский вклад

О регистрации сигналов от слияния пары нейтронных звезд было широко объявлено 16 октября 2020 года. Значимый вклад в эту работу внесли российские физики и астрономы.

Первой регистрации сигналов от слияния пары нейтронных звезд (см. ) и предварительных результатах их исследования было посвящено несколько пресс-конференций, две из них прошли в Институте космических исследований (ИКИ) РАН и в Государственном астрономическом институте имени П.К. Штернберга (ГАИШ) МГУ.

ИНТЕГРАЛ: 15 лет на орбите. Юбилейный постер.

Глобальная сеть телескопов-роботов МАСТЕР, созданная в МГУ.

17 августа 2020 года детектор на лазерном интерферометре LIGO (Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory, США) обнаружил гравитационные волны, а спустя пару секунд космические обсерватории «Интеграл» (ЕКА) и «Ферми» (НАСА) зафиксировали короткие гамма-вспышки. Однако размер участка неба, откуда пришёл сигнал, составил около сотни квадратных градусов, что слишком много для более точных наблюдений. С помощью второго гравитационно-волнового детектора Virgo (Франция, Италия) удалось значительно сузить эту область, что позволило подключить к поиску источника сигнала наземные и космические телескопы.

Источник был найден примерно через 11 часов независимо шестью разными группами на окраине яркой эллиптической галактики NGC 4993. После чего новый космический объект GRB170817A, засверкавший в сорока мегапарсеках от Земли, стали наблюдать десятки обсерваторий и телескопов по всему миру во всех спектрах электромагнитного излучения — гамма-, рентгеновском, ультрафиолетовом, оптическом, инфракрасном и радиоизлучении.

В этих наблюдениях приняли участие российские астрономы из ИКИ РАН, входящие в состав международной рабочей группы космической обсерватории «Интеграл» (научный руководитель со стороны России академик Рашид Алиевич Сюняев), ГАИШ МГУ, использовавшие российскую сеть телескопов-роботов «МАСТЕР», а также исследователи из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе, наблюдавшие гамма излучение с помощью разработанного ими гамма-спектрометра «Конус», установленного на американском спутнике GGS WIND.

Владимир Липунов, специалист по нейтронным звездам и один из организаторов глобальной сети роботов-телескопов МАСТЕР, рассказал на пресс-конференции в ГАИШ, что первым начал поиск телескоп сети в Южной Африке, затем на Канарских островах и в Аргентине. Первые снимки удалось получить через 10 часов и 22 минуты после вспышки. Через час аргентинский сорокасантиметровый телескоп в автоматическом режиме обнаружил новый объект в галактике NGC 4993. За наличие большого числа тяжелых элементов обнаруженных в полученных спектрах Липунов назвал новый объект «космическим Чернобылем».

Наблюдения всплесков проводили и сотрудники группы быстропеременных источников ИКИ РАН под руководством Алексея Позаненко на телескопах сети IKI Gamma-Ray Burst Follow up Network, развернутой на обсерваториях России, СНГ и других стран. В частности, наблюдения велись в российской обсерватории Chilescope, расположенной в чилийских Андах. Проанализировав совместно оптические и гамма- данные, сотрудники группы предложили модель, объясняющую основные характеристики регистрируемого излучения. Процесс состоит из двух этапов с совершенно разными спектрами. Первый связан с выходом релятивистской струи частиц (джета) на поверхность оболочки, созданной звёздным ветром от аккреционного диска. Он прогревает оболочку в области выхода, и тепловое излучение оболочки формирует второй этап. После выхода из оболочки джет принимает форму узкого конуса, который направлен в сторону от Земли и наши детекторы видят лишь свечение от его взаимодействия с веществом вокруг слившихся нейтронных звёзд.

Наземные и космические телескопы в течение нескольких десятков дней следили за этим объектом. Удалось подтвердить, что источник, получивший при открытии имя SSS17a, действительно имеет отношение к слиянию двух нейтронных звёзд и короткому гамма-всплеску. А оптическое излучение, которое удалось зарегистрировать, соответствует так называемой килоновой — явлению, сопровождающему короткие гамма-всплески, связанному с радиоактивным распадом выброшенного при взрыве вещества, и открытому в 2013 году. Астрономы получили экспериментальное доказательство справедливости теории образования коротких гамма-вспышек.

Результаты наблюдений с помощью «Интеграла» дали возможность проверки постулатов общей теории относительности. В частности, подтверждены принцип эквивалентности сил гравитации и инерции и то, что скорость распространения гравитационных волн с хорошей точностью соответствует скорости света.

Это исследование означает рождение гравитационно-волновой астрономии, которая даст нам новые сведения об устройстве Вселенной. Структура нейтронных звезд, уравнение состояния нейтронной материи до сих пор точно неизвестны. Поэтому изучение сигналов от сливающихся нейтронных звезд позволит получить огромное количество новой информации также и о свойствах сверхплотной материи в экстремальных условиях. В процессе слияния обнаружено образование тяжелых элементов. Поэтому можно говорить даже о галактической фабрике по производству тяжелых элементов.

Академик РАН Владислав Пустовойт, который в 1962 году вместе с Михаилом Герценштейном впервые предложил использовать лазерную интерферометрию для регистрации гравитационных волн, считает, что надо идти дальше: «Лично я испытываю большое удовлетворение от того, что спустя более полувека та идея, которая была высказана и опубликована мной в 1962 году, реализована на практике, на это ушло лет сорок. Что нас ожидает в будущем? Да, это открытие – новая астрономия, новое окно во Вселенную, но все-таки надо искать искусственные методы возбуждения и приема гравитационных волн. Если это удастся сделать в ближайшие пятьдесят лет, то это, действительно, будет революция. Потому что гравитационные волны, в отличие от электромагнитных, могут распространяться беспрепятственно почти с такой же скоростью и переносить информацию».

Для справки:

«Интеграл» — орбитальная обсерватория гамма-лучей — проект Европейского космического агентства с участием России и НАСА. «Интеграл» был выведен в космос 17 октября 2002 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Протон», поэтому российские ученые получили право на 25% наблюдательного времени обсерватории и с её помощью получили целый ряд важнейших научных открытий и результатов. Научный руководитель проекта со стороны России — главный научный сотрудник ИКИ РАН академик Рашид Сюняев.

Пресс-конференция в ИКИ РАН состоялась накануне юбилея орбитальной обсерватории «Интеграл», сыгравшей важную роль в новом открытии. За 15 лет работы астрономы с ее помощью открыли несколько сотен новых источников, «скрытых» черных дыр, составили карты галактики в ядерных линиях и разгадали природу рентгеновского «хребта» Галактики, открыли линии титана и кобальта в сверхновых, ультраслабые гамма-всплески и многое другое.

МАСТЕР (Мобильная Астрономическая Система ТЕлескопов-Роботов) — глобальная сеть телескопов-роботов, созданная в МГУ под руководством профессора Владимира Липунова. Основная цель — создание обзора всего видимого неба, получаемого в течение одной ночи. Задачи: поиск темной материи посредством открытия и фотометрии сверхновых, поиск экзопланет, мониторинг космического мусора, открытие малых тел в Солнечной системе. Все телескопы МАСТЕР способны наблюдать оптическое излучение гамма-всплесков синхронно и автономно выбирать стратегию обзора неба, обрабатывать потоки данных порядка нескольких терабайт в сутки в режиме реального времени, составлять и отправлять научные телеграммы.

«Конус — WIND» – российско-американский эксперимент по исследованию космических гамма-всплесков проводится на американском космическом аппарате «WIND» с ноября 1994 года с помощью научной аппаратуры КОНУС, разработанной в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. Орбита космического аппарата расположена вне магнитосферы Земли, что обеспечивает возможность непрерывных наблюдений всей небесной сферы, при стабильном радиационном фоне в отсутствии помех от радиационных поясов и затенения Землей. Эксперимент «Конус — WIND» через сеть IPN участвует в научной коллаборации по поиску сигналов, коррелированных с сигналами гравитационных волн.

В создании лазерного интерферометра детектора гравитационных волн LIGO принимали участие исследователи из физического факультета МГУ (до последнего времени группой руководил один из пионеров гравитационно-волновых исследований член-корреспондент РАН Владимир Брагинский, сегодня ее возглавляет профессор Валерий Митрофанов) и Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) во главе с новым президентом РАН Александром Сергеевым.

Сотрудники группы Брагинского – Митрофанова изготовили незатухающий более пяти лет маятник на кварцевых нитях, предсказали нежелательные явления параметрической неустойчивости, изучили распространение электростатических зарядов на пробных массах и ограничения чувствительности детекторов из-за тепловых колебаний. Они предложили схему лазерного интерферометра, в которой преодолевается так называемый стандартный квантовый предел. Нижегородцы приняли участие в создании лазерной системы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: