O fuziune a stelelor neutronice a fost rezolvată! • Serghei Popov • Imaginea științifică a zilei pe "Elemente" • Astrofizică

O fuziune a stelelor neutronice a fost rezolvată!

Datorită eforturilor comune ale participanților la proiectele LIGO și VIRGO, precum și a sute de observatori care lucrează în întreaga lume, a fost posibil pentru prima dată să se detecteze fuziunea stelelor neutronice în toate spectrele spectrale și să se înregistreze valurile gravitaționale de la acest eveniment. Fotografia luată de telescopul Hubble arată galaxia NGC 4993, în care sa întâmplat. Maculul de deasupra și din stânga centrului galaxiei este un blitz din fuzionare. Bara laterală arată cum a variat de la 22 august la 28 august.

Valul gravitațional a avut loc la 17 august anul acesta și, prin urmare, a primit numele GW170817. La început, a fost prins pe VIRGO (instalarea conectată cu succes pentru sesiunea de observare științifică a LIGO) și apoi – într-o secundă secundară – asupra detectorilor americani. Creșterea observată a durat aproape două minute! Merită să ascultați!

Dar cel mai important lucru este că, după 1,7 secunde, detectoarele gamma de pe sateliții Fermi și INTEGRAL au înregistrat o scurtă explozie de raze gama, numită GRB 170817A. Cât de repede sa dovedit – acestea sunt evenimente legate.

Detectoarele gravitaționale nu pot determina cu precizie punctul de vârf al cerului, chiar și în acest caz,când trei detectori au funcționat, aria de incertitudine a fost de aproximativ 30 de grade pătrat (mai mult de 100 de discuri lunare), dar detectoarele gamma pot determina coordonatele mult mai precis. Prin urmare, a fost posibilă imediat conectarea observatorilor care lucrau în întreaga gamă a spectrului (în plus, au fost analizate datele detectoarelor de neutrino, dar nu au văzut nimic, după cum era de așteptat). Și acest lucru a condus la o descoperire uimitoare – valul și distanța ulterioară au fost observate pe raze X, în optice, în ultraviolete și în intervalele infraroșu!

În stânga: semnal de localizare de la explozie GW100817. Lumină verde arată zona în care sursa ar trebui să fie găsită dacă datele erau numai de la detectorul LIGO. Verde închis – aria de incertitudine obținută din datele combinate ale LIGO și VIRGO. albastru – evaluarea amplasării sursei prin întârzierea recepționării semnalului utilizând telescoapele Fermi și INTEGRAL gama. Albastru închis Regiunea este derivată din datele Fermi. dreapta: imagini optice înainte de fuziune (20 de zile și jumătate, în jos) și după fuziune (după 11 ore, în partea de sus). accidente vasculare cerebrale arată un flash de la fuziune.Imagine de la LIGO Scientific Collaboration et al., 2017. Observările multi-mesager ale unei fuziuni binare a neutronilor binari

Deoarece semnalul undelor gravitaționale și izbucnirea razei gama au apărut aproape simultan, este posibil cu o precizie ridicată (aproximativ 10−15) pentru a afirma că viteza de propagare a undelor gravitaționale este egală cu viteza luminii (rețineți că întârzierea este cel mai probabil legată nu de diferența de viteză, ci de fizica generării unei explozii de raze gama). În plus, a fost posibil, cu o precizie mai mare decât înainte, să testați mai multe predicții ale teoriei generale de relativitate.

Prezența semnalului undei gravitaționale vă permite să determinați direct distanța față de obiectele care fuzionează. Și datele măsurătorilor optice furnizează identificarea galaxiei, adică permit determinarea roșie. Împreună, aceste măsurători independente ne permit să determinăm constanta Hubble. Până în prezent, acestea nu sunt prea exacte – 60-80 (km / s) / Mpc. Această precizie este mai rea decât într-o serie de alte măsurători cosmologice. Cu toate acestea, este important ca în acest caz, constanta Hubble să fie măsurată printr-o metodă independentă complet diferită, în plus, independentă de model (adică nu este nevoie să se stabilească ipoteze teoretice suplimentare pentru obținerea rezultatului).Prin urmare, se speră că, în viitor, astfel de date despre observarea fuziunilor de stele neutronice utilizând detectoare de unde gravitaționale în galaxii cu o schimbare roșie cunoscută vor fi o sursă de informații cosmologice semnificative.

Deci La o distanță de 130 milioane de ani lumină (40 megaparsecs) în galaxia NGC 4993, două stele de neutroni s-au îmbinat. Ca rezultat, a apărut un val de gravitație, iar o cantitate mare de energie a fost eliberată în diferitele zone ale spectrului electromagnetic.

În plus față de focarul principal, de ceva timp, astronomii au observat și așa-numitul kilon (uneori se numesc și macroni, vezi Kilonova). Această radiație este asociată cu descompunerea elementelor radioactive sintetizate ca urmare a fuziunii dintre stelele neutronice. Sinteza este rezultatul așa-numitului proces r, litera "r" de aici este din cuvântul rapid (rapid). După fuziune, substanța care se extinde este pătrunsă de un flux de neutroni și neutri. Aceasta creează condiții favorabile pentru transformarea nucleelor ​​elementelor în cele mai grele. Nucleul captează neutronii, care se pot transforma apoi în protoni în interiorul nucleului, ca rezultat al căruia nucleul sări într-o celulă în tabelul periodic. Deci, puteți să "săriți" nu numai pentru a conduce, ci și pentru uraniu și toriu.Estimările actuale indică faptul că majoritatea componentelor grele (cu o masă mai mare de 140), cum ar fi aurul si platina, a fost sintetizat prin fuziunea stelelor neutronice, și nu în explozii procesul de super-nouă.

Astfel, un complex mare de date a fost obținut de la un eveniment, interesant pentru diferite domenii ale fizicii și astrofizicii:

1. A fost dovedită legătura între fuziunile cu raze gama scurte și fuziunile cu stele neutronice. Noile date vor permite o înțelegere mai bună a fizicii scurgerilor de raze gamma scurte.
2. A fost posibil să se efectueze previziuni GR excelente de un număr (viteza de propagare a undelor gravitaționale, principiul Lorentz-echivalenței).
3. Au fost obținute date unice privind sinteza elementelor în timpul fuziunii dintre stelele neutronice.
4. A fost posibilă obținerea unei măsurări directe a constantei Hubble.

Ne așteptăm ca monitorizarea ulterioară va ajuta pentru a determina cu exactitate masa și raza stelei neutronice (ceea ce este important pentru înțelegerea structurii lor, care este valabil și pentru Fizică Nucleară), precum și înainte de eveniment, în cazul în care fuziunea a două stele neutronice conduc la formarea observată de o gaură neagră. Apropo, să spun cu siguranțăceea ce sa întâmplat ca rezultat al acestui eveniment este imposibil (dar, cel mai probabil, sa format o gaură neagră).

În concluzie, observăm că astronomii sunt foarte, foarte norocoși. În primul rând, creșterea este foarte apropiată. În al doilea rând, probabilitatea ca valurile gravitaționale să fie însoțite de o explozie de raze gama nu este foarte mare. Să sperăm că astronomii vor continua și vor continua!

Articole originale cu materiale legate de descoperire pot fi găsite pe site-ul LIGO.

Fotografie de pe hubblesite.org.

Serghei Popov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: