GW170817

NGC 4993 і аптычнае паслясвячэнне гама-ўсплёску GRB170817A (урэзка), якое назіралася на Касмічным тэлескопе Хабла

GW170817 — першы зарэгістраваны гравітацыйна-хвалевы ўсплёск, які адбыўся ў выніку зліцця дзвюх нейтронных зорак. Зарэгістраваны 17 жніўня 2017 года ў 12:41:04,4 UTC[1] усімі трыма лазерна-інтэрфераметрычнымі гравітацыйна-хвалевымі дэтэктарамі дэтэктарнай сеткі LIGO-Virgo. Пра выяўленне гэтай падзеі было афіцыйна абвешчана 16 кастрычніка 2017 года ў сумесным прэс-рэлізе калабарацый LIGO Scientific Collaboration і Virgo Collaboration[2][3]; адначасова выйшаў сумесны артыкул калабарацый у Physical Review Letters[4].

Гісторыя

[правіць | правіць зыходнік]
Гравітацыйна-хвалевы сігнал GW170817

З уводам у строй 1 жніўня 2017 года абсерваторыі Virgo, размешчанай паблізу італьянскага горада Піза, колькасць гравітацыйных дэтэктараў дасягнула трох, і з’явілася магчымасць устанавіць каардынаты гравітацыйнага сігналу больш дакладна. 14 жніўня ўпершыню ў гісторыі ўсе тры дэтэктары зафіксавалі гравітацыйны сігнал ад зліцця чорных дзірак, які атрымаў абазначэнне GW170814, крыніца якога была вызначана значна дакладней чым тыя, што былі раней. Наступны сігнал, які атрымаў пазней назву GW170817, усе тры гравітацыйныя дэтэктары сумесна зафіксавалі 17 жніўня[5].

Выяўленне сігналу

[правіць | правіць зыходнік]

Сігнал меў працягласць каля 100 секунд (з моманту, калі ён дасягнуў частаты 24 Гц, і да яго заканчэння). Ён быў звязаны з кароткім гама-ўсплёскм GRB 170817A, які адбыўся праз 1,74 ± 0,05 с пасля максімуму гравітацыйна-хвалевага ўсплёску (гама-ўсплёск назіраўся касмічнымі абсерваторыямі Fermi і INTEGRAL), а таксама з назіраемым аптычным і рэнтгенаўскім паслясвячэннем. Крыніца электрамагнітнага сігналу знаходзілася ў галактыцы NGC 4993 (сузор’е Гідры). Назіранне сігналу GW170817 адразу трыма дэтэктарамі дазволіла вызначыць напрамак на крыніцу; лакалізацыя крыніцы вызначана ўнутры вобласці на нябеснай сферы ў цялесным вугле 28 квадратных градусаў (з давяральнай імавернасцю 90 %). Крыніца гама-ўсплёску знаходзіцца ўнутры гэтай вобласці[4].

Пошук у электрамагнітным дыяпазоне

[правіць | правіць зыходнік]

Зыходзячы з дадзеных аб затрымцы паміж момантамі прыходу сігналу на Fermi і INTEGRAL удалося значна палепшыць лакалізацыю крыніцы гама-прамянёў. Пры гэтым высветлілася, што час і вобласць гама-ўсплёску супадаюць з напрамкам на крыніцу гравітацыйных хваль, атрыманых калабарацыяй LIGO/Virgo. Далейшы пошук і аналіз інфармацыі ад іншых дэтэктараў дазволілі лакалізаваць вобласць, адкуль прыйшлі гравітацыйныя хвалі, і далей, атрымаўшы гэтую інфармацыю, тэлескопы па ўсёй Зямлі настроіліся на пошук слядоў зліцця ў розных дыяпазонах электрамагнітных хваль[5][6].

LIGO/Virgo на аснове дадзеных гравітацыйна-хвалевага ўсплёску вызначылі не толькі факт зліцця дзвюх нейтронных зорак, што павінна прывесці да сігналу ў аптычным дыяпазоне, але і прыблізную адлегласць да самой сістэмы. Выкарыстоўваючы гэта і ацэнкі каардынат крыніцы, астраномы пачалі пошукі яго аптычных праяў з надыходам цемры ў той вобласці Зямлі, дзе знаходзіліся абсерваторыі. Тэлескопы ў Чылі сталі першымі, дзе праз 10 гадзін пасля зліцця стала відаць вобласць лакалізацыі ўсплёску, але пры гэтым незалежна адна ад аднае аптычны кампанент адкрылі 6 каманд[5].

Наступныя назіранні

[правіць | правіць зыходнік]

Пазней выпраменьванне ўдалося выявіць у іншых дыяпазонах. Так, праз 12,8 гадзіны абсерваторыяй Джэміні быў знойдзены водгук у блізкім інфрачырвоным дыяпазоне. У ультрафіялетавым дыяпазоне сігнал быў знойдзены касмічнымі тэлескопамі Swift і «Хабл». Таксама да назіранняў падключыліся тэлескопы Pan-STARRS, Magellan і Subaru. У выніку на працягу некалькіх тыдняў праводзіўся амаль бесперапынны маніторынг крыніцы[5].

Рэнтгенаўскі кампанент быў знойдзены толькі на 9-ы дзень назіранняў тэлескопам «Чандра». Таксама даволі доўга астраномы не маглі выявіць водгук у радыёдыяпазоне. Даследчыкі звязваюць затрымку з арыентацыяй накіраванага выкіду рэчыва: выкід быў накіраваны ў іншы бок і эфекты, звязаныя з разлётам абалонкі, праявіліся значна пазней. Прадпрымаліся спробы выявіць звязаныя са зліццём нейтронных зорак нейтрына, аднак яны не ўвянчаліся поспехам[5].

Астранамічнае паходжанне

[правіць | правіць зыходнік]

З аналізу сігналу атрымана інфармацыя аб параметрах крыніцы. Агульная маса сістэмы складае ад 2,7 да 3,3 масы Сонца (M☉), больш за 0,025 M☉ пры зліцці ператварылася ў энергію гравітацыйных хваль. Адлегласць да крыніцы складае 40+8−14 мегапарсек. У выніку зліцця ўтварылася чорная дзірка[6].

Навуковыя вынікі

[правіць | правіць зыходнік]

Дзякуючы практычна адначасоваму назіранню гравітацыйна-хвалевага і электрамагнітнага сігналу ўпершыню ўстаноўлены прамыя абмежаванні на адхіленне скорасці гравітацыйных хваль ад скорасці святла. Калі такое адхіленне існуе, яно ляжыць у межах ад −3×10−15 да +0,7×10−15, г.зн. сумяшчальнае з нулём у граніцах хібнасці[7]. Былі таксама ўдакладнены абмежаванні на парушэнне лорэнц-інварыянтнасці і з выкарыстаннем эфекту Шапіра правераны прынцып эквівалентнасці[7]. Была пацверджана мадэль зліцця нейтронных зорак як крыніцы кароткіх гама-ўсплёскаў[7].

У выніку зліцця нейтронных зорак у космас былі выкінутыя атамы цяжкіх элементаў — золата, урану, плаціны і іншых. Астраномы мяркуюць, што такія падзеі — гэта галоўная крыніца гэтых элементаў у Сусвеце[6]. На Зямлі на працягу некалькіх дзён рэгістравалася выпраменьванне ад крыніцы ў розных дыяпазонах, і атрыманыя дадзеныя супалі з тэарэтычнымі прадказаннямі для падобнага зліцця[6].

Гл. таксама

[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

[правіць | правіць зыходнік]
  1. ↑ Момант заканчэння сігналу.
  2. ↑ Krieger, Lisa M. (16 October 2017). "A Bright Light Seen Across The Universe, Proving Einstein Right - Violent collisions source of our gold, silver". The Mercury News. Праверана 16 October 2017.
  3. ↑ Вячеслав Авдеев, Павел Котляр (16 октября 2017). "Нейтронные звезды услышал весь мир: Ученые впервые поймали гравволны от слияния нейтронных звезд". Газета.ру. Праверана 16 October 2017. {{cite news}}: Праверце значэнне даты ў: |date= (даведка)
  4. ↑ а б Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) (16 October 2017). "GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral". Physical Review Letters. 119 (16). doi:10.1103/PhysRevLett.119.161101.
  5. ↑ а б в г д Вячеслав Авдеев, Павел Котляр (2017-10-16). "Нейтронные звезды услышал весь мир". Газета.Ru. Праверана 2017-10-16.
  6. ↑ а б в г Редакция ПМ. "Открытие года: астрофизики впервые наблюдали столкновение нейтронных звёзд". Popmech.ru(руск.). Праверана 2017-10-16.
  7. ↑ а б в Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration, Virgo Collaboration, Fermi Gamma-ray Burst Monitor, and INTEGRAL) Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A // The Astrophysical Journal. — 2017. — Vol. 848. — P. L13. — DOI:10.3847/2041-8213/aa920c.