Гравитационные волны и нейтронные звезды
Сейчас на нескольких одновременных пресс-конференциях ученые из гравитационных обсерваторий LIGO и Virgo, и из вторых научных учреждений мира сказали, что в августе им в первый раз удалось зарегистрировать гравитационные волны, порожденные слиянием двух нейтронных звезд. Ранее гравитационные волны отмечались физиками четырежды, но в любых ситуациях они были порождены слиянием двух черных дыр, а не нейтронных звезд.
Слияние нейтронных звезд. Взор живописца
© ESO/L. Calcada/M. Kornmesser
Более того, кроме этого в первый раз в истории событие, привёдшее к гравитационным волнам, было отмечено не только гравитационными детекторами-интерферометрами, но и наблюдалось космическими и наземными телескопами в разных диапазонах (рентгеновском, ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и радиодиапазоне). Открытие не только разрешит совершить следующий ход в изучении гравитационных гравитации и волн, вместе с тем даст большой прогресс для изучения нейтронных звезд.
В частности оно подтверждает догадку синтезе тяжелых элементов в ходе слияния нейтронных звезд и о природе гамма-всплесков. Открытие описывается в целом последовательности статье, публикуемых в издания Nature, Nature Astronomy, Physical Review Letters и Astrophysical Journal Letters.
Гравитационные волны порождает любой объект, владеющий массой и движущийся с неравномерным ускорением, но достаточно сильные волны, каковые возможно найти при помощи устройств, сделанных человеком, рождаются на протяжении сотрудничества объектов большой массы: черных дыр, компонентов двойных звезд, нейтронных звезд. Нынешняя волна, взявшая обозначение GW170817, была зарегистрирована обоими детекторами гравитационной обсерватории LIGO в Соединенных Штатах и детектором Virgo в Италии 17 августа этого года.
Наличие трех детекторов, расположенных в различных точках Почвы, разрешает ученым примерно выяснить положение источника волн. Спустя две секунды по окончании того, как гравитационные обсерватории зафиксировали волну GW170817, в том районе, где обязан размешаться ее источник была отмечена гамма-вспышка.
Это сделали космические гамма-телескопы Fermi (Fermi Гамма-ray Space Telescope) и INTEGRAL (INTErnational Гамма Ray Astrophysics Laboratory),. Затем многие наземные и космические обсерватории начали искать вероятный источник этих событий.
Площадь района поиска, определенная согласно данным гравитационных обсерватории и гамма-телескопов была достаточно громадна, составляя около 35 квадратных градусов, на таком участке неба уместилось бы пара сотен полных лунных дисков, а число звезд, расположенных на нем, образовывает пара миллионов. Но отыскать источник гравитационной гамма всплеска и-волны все-таки удалось.
Первым это сделал через одиннадцать часов по окончании гамма-всплеска телескоп-рефлектор Swope, трудящийся в обсерватории Лас-Кампанас в Чили. Затем сходу пара больших телескопов прервали утвержденные ранее программы собственных наблюдений и переключились на наблюдение маленькой галактики NGC 4993 в созвездии Гидры, на расстоянии 40 парсек от Нашей системы (около 130 миллионов световых лет).
Это событие привело к первым слухам об открытии, но официально ученые ничего не подтверждали впредь до сегодняшних пресс-конференций.
Вправду, источником гамма излучения и-волн стала звезда, расположенная рядом с галактикой NGC 4993. За данной звездой в течение нескольких недель следили телескопы Pan-STARRS и Subaru на Гавайских островах, Большой Телескоп Европйеской Южной обсерватории (VLT ESO), Телескоп Новой Разработке (NTT), VLT Survey Telescope (VST), 2,2-метровый телескоп MPG/ESO, решетка телескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) – всего в наблюдениях принимали участие около семидесяти обсерваторий со всех стран, и космический телескоп Хаббла. «Редко случается, дабы ученому выпадало быть свидетелем начала новой эры в науке, – приводит пресс-релиз ESO слова астролога Елена Пиан (Elena Pian) из Астрофизического университета Италии INAF. – Это – один из таких случаев!».
Времени у астрологов было мало, поскольку галактика NGC 4993 была доступна для наблюдений лишь в вечернее время в августе, в сентябре она была на небе через чур близко к Солнцу и стала ненаблюдаемой.
Наблюдавшаяся звезда первоначально была весьма яркой, но за первые пять дней наблюдений ее яркость снизилась в двадцать раз. Расположена эта звезда на том же расстоянии от нас, что и галактика NGC 4993 – 130 миллионов световых лет.
Это указывает, что гравитационная волна GW170817 появилась на рекордно близком к нам расстоянии. Расчеты продемонстрировали, что источником гравитационной волны стало слияние объектов, массы которых равны от 1,1 до 1,6 весов Солнца, соответственно, это не могли быть черные дыры.
Так нейтронные звезды стали единственным вероятным объяснением.
Составное изображение NGC 4993
и килоновой согласно данным многих инструментов ESO
© ESO
Порождение гравитационных волн нейтронными звездами происходит по тому же сценарию, что и при слиянии черных дыр, лишь порождаемые нейтронными звездами волны не сильный. Вращаясь около неспециализированного центра тяжести в двойной совокупности, две нейтронные звезды теряют энергию, излучая гравитационные волны.
Исходя из этого они неспешно сближаются, пока не сольются в одну нейтронную звезду (имеется возможность, что при слиянии может появиться и черная дыра). Слияние двух нейтронных звезд сопровождается вспышкой намного большей яркости, чем простая новая звезда.
Астрологи предлагают для нее наименование «килоновая». Часть массы двух звезд при слиянии преобразуется в энергию гравитационных волн, каковые и были сейчас увидены земными учеными.
Не смотря на то, что килоновые звезды были предсказаны более 30 лет назад, сегодняшний случай – первое обнаружение аналогичной звезды. Ее характеристики, определенные в следствии наблюдений, прекрасно соответствуют сделанным ранее предсказаниям.
В следствии слияния двух взрыва и нейтронных звёзд килоновой происходит выброс радиоактивных тяжелых химических элементов, разлетающихся со скоростью в одну пятую скорости света. В течение нескольких суток – стремительнее, чем при любом втором звездном взрыве – цвет килоновой изменяется от ярко-голубого к красному. «В то время, когда на отечественных мониторах показался спектр объекта, я осознал, что это самое необыкновенное транзиентное явление, которое я когда-либо видел, – говорит Стивен Смартт (Stephen Smartt), делавший наблюдения на телескопе ESO NTT. – Я ни при каких обстоятельствах не замечал ничего аналогичного.
Отечественные эти, равно как и эти вторых исследовательских групп, светло говорят о том, что это была не сверхновая и не переменная звезда фона, а что-то совсем необыкновенное».
Спектры излучения звезды показывают присутствие теллура и цезия, выкинутых в пространство при слиянии нейтронных звезд. Это наблюдение подтвердила сформулированную ранее астрофизиками теорию r-нуклеосинтеза (r-процесс, стремительный процесс захвата нейтронов) в недрах сверхплотных звездных объектов.
Химические элементы, появившиеся при слиянии нейтронных звезд, по окончании взрыва килоновой рассеялись в космосе.
Подтвердилась и еще одна теория астрологов, в соответствии с которой маленькие гамма-всплески появляются при слиянии нейтронных звезд. Эта идея высказывалась в далеком прошлом, но лишь объединение данных от гравитационных обсерваторий LIGO и Virgo с наблюдениями астрологов разрешило совсем убедиться в ее правильности.
«До тех пор пока что эти, каковые мы взяли, великолепно согласуются с теорией. Это успех теоретиков, подтверждение полной действительности событий, зарегистрированных установками LIGO–VIRGO, и превосходное достижение ESO, которой удалось взять такие наблюдения килоновой», – говорит астролог Стефано Ковино (Stefano Covino).
Источник: Максим Руссо polit.ru
нейтронные звёзды и Гравитационные волны (говорит астрофизик Сергей Попов)
