Столкновение двух нейтронных звёзд, "преобразует" понимание Вселенной

Автор: Леонид Гляделов . Опубликовано в категории: ЗВЁЗДЫ

1 1 1 1 1 Рейтинг 5 [2 Голоса (ов)]

Это впечатление художника показывает две крошечные, но очень плотные нейтронные звезды в момент, когда они сливаются и взрываются как килонова. Ожидается, что такое очень редкое событие произведет как гравитационные волны, так и короткий гамма-всплеск, оба из которых наблюдались 17 августа 2017 года соответственно LIGO-Virgo и Fermi / INTEGRAL. Последующие подробные наблюдения со многими телескопами ESO подтвердили, что этот объект, замеченный в галактике NGC 4993 около 130 миллионов световых лет от Земли, действительно является килоновой. Такие объекты, как золото и платина, во Вселенной.

Ученые впервые стали свидетелями крушения двух сверхплотных нейтронных звезд. Подобные катаклизмы породили по меньшей мере половину золота во Вселенной. Возбужденные этим открытием исследовательские группы рассказали об этом в понедельник.

Ударные волны и световые вспышки, излучаемые космическим огненным шаром, путешествовали около 130 миллионов световых лет, и были захвачены земными детекторами 17 августа. Об этом открытии рассказали одновременно на различных пресс-конференциях по всему миру и десяток научных работ были опубликованы в ведущих научных журналах.

"Мы стали свидетелями того, как перед нашими глазами разворачивалась история: приближались две нейтронные звезды, приближались... Оборачиваясь все быстрее и быстрее вокруг друг друга, а затем сталкивались", рассказал первооткрыватель Бенуа Мур из исследовательского института CNRS (Национальный центр научных исследований) Франции.

Новаторское наблюдение решило ряд физических загадок и послало дрожь предвкушения во всё научное сообщество.

Данное наблюдение смогло объяснить, откуда большая часть золота, платины, ртути и других тяжелых элементов во Вселенной. Телескопы увидели доказательства вновь созданного вещества в выпавших осадках, заявили команды—этот предположение существовало и ранее но сейчас оно подтверждается.

"Теперь совершенно понятно, что значительная часть, может быть половина, а может и больше, из тяжелых элементов во Вселенной являются фактически производными от такого рода столкновений", - сказал физик Патрик Саттон, сотрудник лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (ЛИГО), которые способствовали этому открытию.
Нейтронные звезды-это сгоревшие сердечники, которые остаются, когда у огромных звезд кончается топливо, взрываются и умирают. Около 20 километров (12 миль) в диаметре, с чуть большей массой, чем наше солнце, они высокорадиоактивные и ультра-плотные—горстка материала весит столько, сколько гора Эверест.

Теоретически слияние двух таких экзотических тел создаст дрожь в ткани пространства-времени, известной как гравитационные волны, а также яркие вспышки высокоэнергетического излучения, называемого гамма-всплесками.

Теоретики предложили решение этой удивительной ситуации: инфлатон может быть совершенно новой частицей со свойствами бозона Хиггса, но с меньшей массой. В квантовой механике идентичные характеристики заставляют частицы колебаться - они циклически трансформируются друг в друга. Созданная таким образом модель инфляции имела бы только один параметр, описывающий частоту колебаний / трансформаций между инфлатоном и бозоном Хиггса.

17 августа в созвездии Гидры детекторы стали свидетелями обоих явлений на расстоянии 1,7 секунды друг от друга.

"Мы узнали в течение нескольких минут, что мы провели бинарное обнаружение нейтронной звезды", - сказал Дэвид Шумейкер, другой член ЛИГО, которая имеет датчики в Ливингстон, Луизиана и Хэнфорде, штат Вашингтон.

Наблюдение подобного, был плод многолетнего труда тысяч ученых в более чем 70 наземных и космических обсерваториях, разбросанных по всему миру.
Вместе с ЛИГО, в неё вошли команды из Европы, гравитационно-волнового детектора в Италии, и ряда наземных и космических телескопов, включая Хаббл. "Это событие знаменует поворотный момент в наблюдательной астрономии и приведет к сокровищнице научных результатов", сказал Бангалор Сатьяпракаш из школы физики и астрономии Кардиффского университета.
Обнаружение является еще одним пером в шапке для немецкого физика Альберта Эйнштейна, который впервые предсказал гравитационные волны более 100 лет назад.

Три пионера LIGO, Барри Бариш, Кип Торн и Райнер Вайс, были удостоены Нобелевской премии физики в этом месяце за наблюдение гравитационных волн, без которых последнее открытие не было бы возможным.

Теоретически, маломассивные инфлатоны все еще могут быть скрыты в 1 проценте неисследованных колебаний. Эти случаи в конечном итоге будут исключены из будущих анализов с использованием новых данных, которые в настоящее время собираются на LHC. Однако физикам необходимо примириться с идеей о том, что если существуют инфляционные часицы, они либо более массивны, чем считалось ранее, либо встречаются в нескольких вариантах.

Пятое наблюдение и последнее, гравитационные волны - это первая из нейтронной звезды термоядерного синтеза. Остальные четыре были из слияния черных дыр, которые являются еще более тяжёлыми, и в отличие от нейтронных звезд, не излучают никакого света.

"Раньше", чем ожидалось

Последняя волна наблюдения, с другой стороны, сопровождалась вспышками гамма-лучей, которые ученые сказали, что пришли ближе во Вселенной и были менее яркими, чем ожидалось.

"Это событие говорит нам, что может быть гораздо больше этих коротких гамма-всплесков, идущих поблизости во Вселенной, чем мы ожидали", сказал Саттон.

"Это может быть вершина айсберга коротких гамма—всплесков, производимых столкновений и слияний нейтронных звезд" - захватывающая перспектива для ученых, надеющихся раскрыть дальнейшие секреты Вселенной.

Кроме всего прочего, есть надежда, что данные о столкновениях нейтронных звезд в один прекрасный день покажут скорость расширения космоса, что в свою очередь расскажет нам, сколько лет вселенной и сколько всего в ней содержится.

"Это чрезвычайно интересно наблюдать такое редкое событие, которое преображает наше понимание жизни Вселенной", - сказал Франц Кордова, директор Национального научного Фонда.

Нейтронная звезда создала «открытие жизни»

"Воистину момент Эврика", это всё на что я когда—либо надеялся, мечта сбылась" - обычно сдержанные ученые тянулись к звездам в понедельник, чтобы описать чувства, которые сопровождают событие "раз в жизни".

Свидетельство этого космического столкновения мчалось через пространство и достигло Земли 17 августа ровно в 12:41 МСК, приводя в напряжённую работу сотни телескопов и тысячи астрономов и астрофизиков всего мира.

Это было, как будто дремлющая сеть супер-шпионов одновременно начали действовать по всему миру.

Звездный разбойник стал известен двумя способами: он создал дрожь, называемую гравитационными волнами в континууме пространства времени Эйнштейна, и осветил весь электромагнитный спектр света, от гамма-лучей до радиоволн.

Ученые обнаруживали гравитационные волны ещё четыре раза до этого события, и это было удостоено Нобелевской премии по физике в начале этого месяца.

Но каждое из этих событий, порожденных столкновением черных дыр, длилось всего несколько секунд, и оставалось невидимым для телескопов земного и космического базирования.

Но в этот раз, при столкновении нейтронных звёзд, всё было по-другому.
Оно породило гравитационные волны—зафиксированные двумя американскими обсерваториями, известными как LIGO, и еще одной в Италии под названием Virgo (франко-итальянский детектор гравитационных волн) - которые длились поразительно 100 секунд. Меньше чем через две секунды, спутник НАСА зафиксировал всплеск гамма-лучей.

Настоящий момент "Эврика"

"Впервые мы наблюдаем катаклизмическое астрофизическое событие в гравитационных и электромагнитных волнах", - сказал исполнительный директор LIGO Дэвид Райтзе, профессор Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене

Начальные расчеты сузили зону до участка неба в южном полушарии, охватывающем пять-шесть галактик, но разочарованным астрономам пришлось ждать наступления ночи, чтобы продолжить поиски.

Наконец, примерно в 22-00 GMT (гринвичское время), телескоп в северной пустыне Чили засёк его: звездное слияние произошло в галактике, известной как NGC 4993.

Стивен Смарт, который руководил наблюдениями за телескопом новой технологии Европейской космической обсерватории, был восхищён, когда спектр осветил его экраны. "Я никогда не видел ничего подобного", - вспоминает он.

Ученые во всем мире были потрясены.

"Это событие по-настоящему стало моментом Эврики", - сказал Бангалор Сатьяпракаш, руководитель группы гравитационной физики Кардиффского университета. "Последующие 12 часов неизменно являются самыми захватывающими в моей научной жизни."

"Есть редкие случаи, когда ученый имеет шанс стать свидетелем новой эры в самом начале - это одно из таких времен", - сказала Елена Пьян, астроном в Национальном институте астрофизики в Риме.

ЛИГО - астрономы Калифорнийского технологического института провели десятилетия готовясь на всякий случай, рассчитывая что их шансы 80.000-к-1 стать свидетелями слияния нейтронных звезд.

"В то утро все наши мечты сбылись", - сказал Алан Вайнштейн, руководитель астрофизического анализа данных на ЛИГО в Калтехе.

"Это открытие было все, на что я всегда надеялся, упаковано в одно событие", - добавил Франческо Паннарале, астрофизик Университета Кардиффа в Уэльсе.

Для этих и тысяч других ученых, GW170817-метка взрыва нейтронной звезды станет "вы помните, где вы были?" в этот момент.

"Я сидел в кресле своего стоматолога, когда я получил текстовое сообщение", - сказал Бенуа Моуз, астрофизик из Национального центра Франции по научным исследованиям и французский координатор Virgo. "Я вскочил и бросился в свою лабораторию."

Патрик Саттон, глава группы гравитационной физики в Кардиффе и член команды LIGO, застрял в дальнемагистральном автобусе, пытаясь скачать сотни писем, переполнявших его почтовый ящик.

Слухи кружились внутри и за пределами астрономического сообщества, как ученые поспешили подготовить первоначальные выводы для публикации в понедельник в десятке статей, распространенных по нескольким ведущим мировых журналов.

Конечно нам не разрешили никому говорить," Саттон сказал AFP. Но я не мог удержаться рассказать своему 12-летнему сыну, начинающему физику. - Он поклялся хранить тайну. Ему нельзя было говорить даже своим друзьям.

ЛИГО и Virgo: машины, которые открывают тайны Вселенной и дали ученым очередной взгляд на гравитационные волны в результате столкновения нейтронных звезд являются наиболее совершенными детекторами, когда-либо построенных для измерения крошечных колебаний во Вселенной. Обнаружение этих гравитационных волн впервые в 2015 году подтвердило вековую теорию общей относительности Альберта Эйнштейна.

Кратко: два американских подземных детектора известны как лазерный интерферометр гравитационно-волновой обсерватории, или LIGO.

Один из них расположен в Хэнфорде, штат Вашингтон; другие 1800 миль (3000 километров) в Ливингстон, Луизиана.

Строительство началось в 1999 году, и наблюдения проводились с 2001 по 2007 год.

Затем они прошли серьезную модернизацию, чтобы сделать их в 10 раз более мощными.

Впервые в сентябре 2015 года в полном объеме введены в эксплуатацию передовые детекторы LIGO.

14 сентября 2015 года детектор в Луизиане впервые принял сигнал гравитационной волны, возникшей 1,3 миллиарда лет назад в южном небе.

Virgo

Третий подземный детектор находится недалеко от Пизы, Италия, и известен как Virgo.

Построенный четверть века назад французско-итальянским партнерством, детектор Virgo завершил свой первоначальный цикл наблюдений в 2011 году, а затем прошел модернизацию.

Продвинутый Virgo начал свою работу в апреле этого года и сделал свое первое наблюдение гравитационных волн 14 августа, отметив четвертое такое событие, которое ученые наблюдали с 2015 года.

Virgo менее чувствителен, чем LIGO, но наличие трех детекторов помогает ученым в более узкой области поиска во Вселенной, где происходят космические события, и измеряет расстояние с большей точностью.

"Меньшая область поиска позволяет проводить последующие наблюдения с помощью телескопов и спутников для космических событий, которые порождают гравитационные волны и выбросы света, такие как столкновения нейтронных звезд" - сказала профессор Джорджии Тек Лаура Кадонати.

Как они работают.

Эти огромные лазерные интерферометры—каждые около 2,5 миои (четыре километра)—находятся под землей, чтобы производить наиболее точные измерения.

Они не полагаются на свет в небе, как делает телескоп.L-образные приборы отслеживают гравитационные волны с использованием физики лазерного света и пространства.

Скорее, они чувствуют вибрации в пространстве, что позволяет им раскрыть свойства черных дыр и нейтронных звезд.

"Как гравитационные волны, проходя через пространство тянется пространство-времени", - пояснил Дэвид Шумейкер, лидер передового проекта ЛИГО в Массачусетском технологическом институте (МТИ).

Детектор, короче говоря, " это просто большое устройство для изменения напряжения в пространстве электрического сигнала".

Один из способов представить искривление пространства и времени - это представить мяч, падающий на батут.

Во-первых, батут наклоняется вниз, растягивая ткань вертикально и укорачивая стороны.

Затем, когда мяч снова подпрыгивает вверх, горизонтальное движение ткани снова расширяется.

Прибор действует как преобразователь, меняя этот штамм на изменения света, а затем на электронный сигнал, чтобы ученые могли оцифровать его и анализировать.

"Свет от лазера должен перемещаться в вакууме, чтобы его не беспокоили все колебания воздуха" - сказал учёный, отметив, что LIGO содержит "самую большую высоковакуумную систему в мире".

Детекторы содержат два очень длинных рычага, которые содержат оптические приборы для изгиба света, и расположены как буква L.

Если одна рука укорачивается, а другая удлиняется, ученые знают, что они видят гравитационную волну.


НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ:

2017-10-17 19:26:29 Столкновение двух нейтронных звёзд увиденное впервые, "преобразует" понимание Вселенной.
AstroNews Logo

Комментарии  

 
hardcore party
+1 #1 hardcore party 17.10.2017 03:03
"... путешествовали около 130 миллионов световых лет ..."
Дочитал до сюда. Больше на этот "научный" сайт ни ногой!
Цитировать Сообщить модератору
 
 
Леонид
0 #2 Леонид 17.10.2017 22:55
Цитирую hardcore party:
"... путешествовали около 130 миллионов световых лет ..."
Дочитал до сюда. Больше на этот "научный" сайт ни ногой!

Странно, а в научном сообществе ни кто не удивился. Почему же, как думаете!?
Цитировать Сообщить модератору
 

Добавить комментарий

Комментарии нарушающие ПРАВИЛА будут удаляться, а их авторы возможно будут забанены.

СЛУЧАЙНЫЕ НОВОСТИ КОСМОСА

Новости науки: Ученые прогнозируют открытие нового бозона, который взаимодействует и с обычной и с темной материей.

Ученые прогнозируют открытие нового бозона.

Группа ученых Физики Высоких Энергий (HEP) Университета Витватерсрэнда в Йоханнесбурге предсказывают существование нового бозона, который мог бы помочь в понимании темной материи во Вселенной.

Используя данные из серии экспериментов, которые привели к открытию бозона Хиггса в CERNе в 2012 году, группа создала, как они называют гипотезу Madala, описывая новый бозон, названный как Мадала бозон (Madala boson).

Подробнее...

Новости космонавтики: Космическая программа ЭкзоМарс требует дополнительного финансирования 400 млн. евро.

Первая часть миссии ЭкзоМарс(ExoMars): TGO и модуль Скиапарелли.

Менее чем через месяц после того, как спускаемый аппарат Скиапарелли врезался в Марс, ЕКА предложило странам-членам в пятницу раскошелиться дополнительно на 400 млн евро, для успешного завершения исследования ExoMars'ом Красной планеты.

Целью ExoMars является поиск доказательств присутствия жизни, в прошлом или настоящем.

Подробнее...

Новости космологии: Теория, которая бросает вызов физике Эйнштейна, вскоре может быть проверена.

Большой Взрыв в интерпретации художника.

Ученые, выступающие за теорию о том, что скорость света является переменной - и не является постоянной, как предположил Эйнштейн - сделали прогноз, который можно будет проверить.

Эйнштейн предположил, что скорость света остается одинаковой в любой ситуации, и это подразумевает, что пространство и время может быть различным в различных ситуациях.

Подробнее...