Glavni AstronomijaHubble si je ogledoval eksplozijo Kilonova 2017 skoraj desetino krat in jo počasi zbledel

Hubble si je ogledoval eksplozijo Kilonova 2017 skoraj desetino krat in jo počasi zbledel

Astronomija : Hubble si je ogledoval eksplozijo Kilonova 2017 skoraj desetino krat in jo počasi zbledel

Leta 2017 sta LIGO (Laser-Interferometer Gravitational Wave Observatory) in Devica zaznala gravitacijske valove, ki prihajajo iz združitve dveh nevtronskih zvezd. Ta signal so poimenovali GW170817. Dve sekundi po zaznavi je Nasin satelit Fermi zaznal razpok gama žarkov (GRB), ki so ga poimenovali GRB170817A. V nekaj minutah so teleskopi in opazovalnice po vsem svetu odpovedali dogodek.

Vesoljski teleskop Hubble je igral zgodovinsko odkrivanje dveh nevtronskih zvezd, ki se združujejo. Hubble je od decembra 2017 od te združitve zaznal vidno svetlobo in v naslednjem letu in pol več kot 10-krat obrnil svoje močno ogledalo na isti lokaciji. Rezultat?

Najglobja podoba sledove tega dogodka in en čokec, poln znanstvenih podrobnosti.

"To je najglobja izpostavljenost tega dogodka, kar smo jih kdaj videli v vidni svetlobi, " je dejal Wen-fai Fong Northwestern, ki je vodil raziskavo. "Globlje kot je slika, več informacij lahko dobimo."

17. avgusta 2017 sta Laser Interferometer Gravitacijski-valovni observatorij (LIGO) in Virgo Interferometer zaznala gravitacijske valove zaradi trka dveh nevtronskih zvezd. V 12 urah so opazovalnice identificirale vir dogodka v lentikularni galaksiji NGC 4993, prikazano na tej sliki, zbrani z vesoljskim teleskopom NASA / ESA Hubble. Povezana zvezdna bliska, kilonova, je jasno vidna v Hubbleovih opažanjih. To je bil prvič opažen optični primer dogodka gravitacijskega vala. Hubble je opazoval, da je kilonova v šestih dneh postopoma zbledela, kot je razvidno iz teh opazovanj med 22. in 28. avgustom (vstavki). Zasluge: NASA in ESA. Zahvala: AJ Levan (U. Warwick), NR Tanvir (U. Leicester) ter A. Fruchter in O. Fox (STScI).

Hubble je poleg globinske slike naknadnega sijaja združitve razkril tudi nekaj nepričakovanih skrivnosti same združitve, curka, ki ga je ustvaril, in tudi nekaj podrobnosti o naravi kratkih razpokov gama žarkov.

Številnim znanstvenikom je GW170817 najpomembnejše LIGO odkritje do zdaj. Odkritje je leta 2017 prejelo nagrado Breakthrough of the Year iz revije Science. Čeprav se je o trkih ali združitvah dveh nevtronskih zvezd veliko govorilo, so astrofiziki prvič lahko to opazili. Ker so jo opazovali tudi v elektromagnetni svetlobi in v gravitacijskih valovih, je bilo to tudi prvo "opazovanje več sporočil med tema dvema oblikama sevanja", kot piše v sporočilu za javnost.

Observatorij gravitacijskega valovanja z laserskim interferometrom sestavljata dva detektorja, in sicer ta v Livingstonu v zvezni državi Laan in en blizu Hanforda v Washingtonu. Detektorji uporabljajo orjaške roke v obliki "L" za merjenje drobnih valov v tkanini vesolje. Zasluge: Caltech / MIT / LIGO Lab

Deloma je to povzročilo okoliščine. GW170817 je v astronomskem pogledu precej blizu Zemlje: od eliptične galaksije NGC 4993 je le 140 milijonov svetlobnih let. Bilo je svetlo in enostavno najti.

Trčenje obeh nevtronskih zvezd je povzročilo kilonovo. Nastanejo, ko se dve nevtronski zvezdi združita, kot je ta, ali ko se nevtronska zvezda in črna luknja združita. Kilonova je približno 1000-krat svetlejša od klasične nove, ki se pojavi v sistemu binarnih zvezd, ko se beli škrat in njen spremljevalec združita. Izjemno svetlost kilonove povzročajo težki elementi, ki se tvorijo po združitvi, vključno z zlatom.

Združitev je ustvarila curek materiala, ki potuje s skoraj svetlobno hitrostjo, zaradi česar je bilo zatemnilo težko videti. Čeprav je curek v prostorski material tisto, kar je združitev naredilo tako svetlo in lahko vidno, pa je zasenčilo tudi zatemnitev dogodka. Da bi videli posvetlitev, so morali astrofiziki biti potrpežljivi.

Opažanja kilonove. Zasluge: PK Blanchard / E. Berger / Pan-STARRS / DECam.

"Da smo lahko videli sled, se je kilonova morala umakniti, " je dejal Fong. "Zagotovo je približno 100 dni po združitvi kilonova zbledela v pozabo in sled je prevzela. Zatemnitev je bila tako bleda, da jo je zapustil najobčutljivejšim teleskopom, da bi jo zajel. "

Tu je prišel vesoljski teleskop Hubble. Hubble je decembra 2017 videl vidno svetlobo iz zatemnitve. Od takrat do marca 2019 je Hubble ponovno obiskal afterglow še 10-krat. Končna podoba je bila doslej najglobja, saj je obsežni prostor predstavljal mesto, kjer se je združevanje dogajalo 7, 5 ure. Iz te slike so astrofiziki vedeli, da vidna svetloba končno ni več, 584 dni po združitvi obeh nevtronskih zvezd.

Zatemnitev dogodka je bila ključna in je zeblo. Da bi jo videli in preučili, je morala ekipa, ki je sodelovala v študiji, odstraniti svetlobo iz okoliške galaksije, NGC 4993. Galaktična svetloba je zapletena in na nek način bi lahko "okužila" podočnjake in poslabšala rezultate .

"Če želite natančno izmeriti svetlobo iz podočnjaka, morate vzeti vso drugo svetlobo, " je dejal Peter Blanchard, podoktorski sodelavec CIERA in drugi avtor študije. "Največji krivec je onesnaženje s svetlobo iz galaksije, ki je po zgradbi izredno zapleteno."

Zdaj pa so imeli 10 Hubbleovih slik za prižiganje. Na teh slikah kilonove ni bilo več in ostala je samo podočnjaka. V končni sliki tudi ni bilo več kot sledi. Končno sliko so prekrili na ostalih 10 slik podočnjaka in z algoritmom natančno odstranili vso svetlobo s prejšnjih Hubbleovih slik, ki prikazujejo pozvetlenje. Pixel for pixel.

Kvadratno polje označuje, kje je sledilo spajanje nevtronske zvezde. Po 584 dneh ga ni bilo več. Kreditna slika: Fong in sod., 2019.
Kvadratno polje označuje, kje je sledilo spajanje nevtronske zvezde. Po 584 dneh ga ni bilo več. Kreditna slika: Fong in sod., 2019.

Na koncu so imeli čez čas eno serijo slik, ki so pokazale le sled, brez kontaminacije iz galaksije. Slika se je strinjala z modeliranimi napovedmi in je tudi najbolj natančna časovna serija posnetkov dogodka.

"Razvoj svetlosti se popolnoma ujema z našimi teoretičnimi modeli curkov, " je dejal Fong. "Prav tako se popolnoma ujema s tistim, kar nam pravijo radio in rentgenski žarki."

Kaj so torej našli na teh slikah?

Najprej območje, kjer so se nevtronske zvezde združile, ni bilo gosto poseljeno z grozdi, kar bi moralo biti predvideno v prejšnjih študijah.

Previdirane študije kažejo, da se lahko pari nevtronskih zvezd tvorijo in združijo v gostem okolju krogličnega grozda, je povedal F . Naša opažanja kažejo, da za to združitev nevtronskih zvezd zagotovo ne velja.

Fong tudi meni, da je to delo osvetlilo razpoke gama žarkov. Meni, da so te oddaljene eksplozije pravzaprav združitve nevtronskih zvezd, kot je GW170817. Vsi proizvajajo relativistične curke, po Fongu je to le, da jih gledamo iz različnih zornih kotov.

Izbruhi gama žarkov (GRB) so močni utripi energijskih gama žarkov, ki trajajo od manj kot sekunde do nekaj minut. V tem kratkem času sprostijo ogromno energije, zaradi česar so najmočnejši dogodki v vesolju. Pri eksploziji se izvržeta dva curka zelo hitro premikajočega se materiala, kot je prikazano na tej sliki umetnika. Če je curek usmerjen na Zemljo, vidimo kratek, a močan razpok gama-žarkov. Zasluge: ESO / A. Roquette

Astrofiziki običajno vidijo te curke pri snemanju gama žarkov iz drugega kota kot GW170817, običajno na glavo. Toda GW170817 je bil viden s kota 30 stopinj. Tega še nikoli nismo videli pri optični svetlobi.

GW170817 je prvič, da smo lahko videli curek off-osi, je rekel Fong. Nov novi časovni niz kaže, da je glavna razlika med GW170817 in oddaljenimi kratkimi gama žarki kot gledanja.

Dokument, v katerem bodo navedeni rezultati, bo objavljen v Pismih astrofizičnega časopisa ta mesec. It s z naslovom Optični odsev GW170817: strukturiran curek zunaj osi in globoke omejitve na izvoru krogličnega grozda.

Več:

  • Raziskovalni članek: Optični naknadni sijaj GW170817: Strukturirano zunaj osi in globoke omejitve izvora krogličnega grozda
  • Sporočilo za javnost: Afterglow osvetljuje naravo, izvor nevtronskih zvezd
  • LIGO / Devica: ZRNA MULTI-MESENGERNA ASTROFIZIKA: UGOTOVITVE BINARSKEGA ZVEZDA NEVRONA
Kategorija:
Einstein takoj spet! Pulsar, ki se hitro vrti, sledi splošni relativnosti
Prvi film popolnega sončnega mrka - leta 1900 - je bil ravno odkrit in obnovljen