Một vụ sáp nhập sao neutron đã được sửa! • Sergey Popov • Hình ảnh khoa học trong ngày về "Yếu tố" • Vật lý thiên văn

Một vụ sáp nhập sao neutron đã được sửa!

Nhờ những nỗ lực chung của những người tham gia các dự án LIGO và VIRGO, cũng như hàng trăm nhà thiên văn quan sát đang hoạt động trên khắp thế giới, lần đầu tiên có thể phát hiện sự hợp nhất của các sao neutron trong tất cả các dải quang phổ cùng một lúc – đăng ký sóng trọng lực từ sự kiện này. Bức ảnh chụp bởi kính viễn vọng Hubble cho thấy thiên hà NGC 4993, trong đó nó xảy ra. Vĩ độ ở trên và bên trái trung tâm của thiên hà là một tia sáng từ sự hợp nhất. Thanh bên hiển thị cách nó thay đổi từ ngày 22 tháng 8 đến ngày 28 tháng 8.

Bản thân sóng hấp dẫn đã xảy ra vào ngày 17 tháng 8 năm nay, và do đó đã nhận được tên GW170817. Lúc đầu, anh ta bị bắt gặp trên VIRGO (quá trình cài đặt được kết nối thành công trong một thời gian ngắn đến phiên quan sát khoa học của LIGO), và sau đó – trong một giây – trên máy dò của Mỹ. Sự gia tăng quan sát kéo dài gần hai phút! Đó là giá trị nghe!

Nhưng điều quan trọng nhất là sau 1,7 giây, các máy dò gamma trên vệ tinh Fermi và INTEGRAL đã đăng ký một vụ nổ tia gamma ngắn, gọi là GRB 170817A. Làm thế nào nó nhanh chóng bật ra – đây là những sự kiện liên quan.

Thiết bị dò trọng lực không thể xác định chính xác điểm tăng vọt trên bầu trời, ngay cả trong trường hợp này,khi ba máy dò hoạt động, diện tích không chắc chắn là khoảng 30 độ vuông (hơn 100 đĩa âm lịch), nhưng máy dò gamma có thể xác định tọa độ chính xác hơn nhiều. Do đó, ngay lập tức có thể kết nối các nhà quan sát làm việc trong toàn bộ dải quang phổ (ngoài ra, dữ liệu từ các máy dò neutrino được phân tích, nhưng họ không thấy bất cứ điều gì, như dự kiến). Và điều này dẫn đến một khám phá tuyệt vời – sự gia tăng và hào quang của nó đã được nhìn thấy trong X quang, và trong quang học, và trong tia cực tím, và trong phạm vi hồng ngoại!

Ở bên trái: địa phương hóa tín hiệu từ GW100817 bùng nổ. Xanh lục nhạt cho thấy khu vực trong đó nguồn sẽ phải được tìm thấy nếu dữ liệu chỉ từ máy dò LIGO. Xanh đậm – diện tích của sự không chắc chắn như vậy thu được từ dữ liệu kết hợp của LIGO và VIRGO. Xanh lam – đánh giá vị trí nguồn do sự chậm trễ trong việc nhận tín hiệu sử dụng kính thiên văn gamma Fermi và INTEGRAL. Màu lam đậm Vùng này bắt nguồn từ dữ liệu Fermi. Quyền: hình ảnh quang học trước khi sáp nhập (20 ngày rưỡi, xuống dưới) và sau khi sáp nhập (sau 11 giờ, ở đầu). Đột quỵ hiển thị flash từ việc hợp nhất.Hình ảnh từ Hợp tác khoa học LIGO và cộng sự., 2017. Quan sát đa sứ giả của một Sao Chronic Sao Chép Nhị phân

Vì tín hiệu sóng hấp dẫn và vụ nổ tia gamma đến gần như đồng thời, có thể với độ chính xác cao (khoảng 10−15) để khẳng định rằng tốc độ truyền sóng hấp dẫn bằng với vận tốc ánh sáng (lưu ý rằng độ trễ có nhiều khả năng liên quan đến sự khác biệt về tốc độ, nhưng đối với vật lý của sự hình thành chùm tia gamma). Ngoài ra, có thể với độ chính xác cao hơn trước để kiểm tra nhiều dự đoán khác của Lý thuyết tương đối tổng quát.

Sự hiện diện của một tín hiệu sóng hấp dẫn cho phép bạn trực tiếp xác định khoảng cách đến các đối tượng hợp nhất. Và dữ liệu của phép đo quang cung cấp nhận dạng của thiên hà, nghĩa là chúng cho phép xác định chuyển dịch đỏ. Cùng với nhau, các phép đo độc lập này cho phép chúng tôi xác định hằng số Hubble. Tuy nhiên, cho đến nay, chúng không quá chính xác – 60-80 (km / s) / Mpc. Độ chính xác này kém hơn so với một số phép đo vũ trụ khác. Tuy nhiên, điều quan trọng là trong trường hợp này hằng số Hubble được đo bằng một phương pháp độc lập hoàn toàn khác nhau, hơn nữa, bởi mô hình độc lập (có nghĩa là, không cần phải đặt thêm các giả định lý thuyết để có được kết quả).Do đó, hy vọng rằng trong tương lai, các dữ liệu về quan sát sáp nhập các sao neutron sử dụng detector sóng hấp dẫn trong các thiên hà với sự dịch chuyển màu đỏ đã biết sẽ là nguồn thông tin vũ trụ quan trọng.

Vì vậy, Ở khoảng cách 130 triệu năm ánh sáng (40 megaparsec) trong thiên hà NGC 4993, hai ngôi sao neutron được sát nhập. Kết quả là, một đợt sóng hấp dẫn xảy ra, và một lượng lớn năng lượng được giải phóng trong các phạm vi khác nhau của phổ điện từ.

Ngoài các ổ dịch chính, một thời gian, các nhà thiên văn học cũng đã quan sát cái gọi là kilon (đôi khi chúng còn được gọi là những cái macron, xem Kilonova). Bức xạ này liên quan đến sự phân rã của các nguyên tố phóng xạ được tổng hợp như là kết quả của sự hợp nhất của các sao neutron. Sự tổng hợp là kết quả của cái gọi là quá trình r, chữ "r" ở đây là từ từ nhanh (nhanh). Sau khi hợp nhất, chất mở rộng bị xuyên thủng bởi một dòng neutron và neutrino. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi hạt nhân của các nguyên tố thành các nguyên tố nặng hơn. Hạt nhân bắt giữ các neutron, sau đó có thể biến thành các proton bên trong hạt nhân, kết quả là hạt nhân nhảy một tế bào trong bảng tuần hoàn. Vì vậy, bạn có thể "nhảy" không chỉ để dẫn, mà còn cho urani và thori.Các tính toán hiện đại cho thấy phần chính của các nguyên tố nặng (với khối lượng hơn 140), ví dụ, vàng và bạch kim, được tổng hợp như là kết quả của sự hợp nhất của các sao neutron, chứ không phải trong quá trình nổ siêu tân tinh.

Do đó, một phức hợp dữ liệu lớn được lấy từ một sự kiện, thú vị cho nhiều lĩnh vực vật lý và vật lý thiên văn khác nhau:

1. Việc kết nối các vụ nổ tia gamma ngắn với sự hợp nhất sao neutron đã được chứng minh. Dữ liệu mới sẽ cho phép hiểu rõ hơn về vật lý của các vụ nổ tia gamma ngắn.
2. Có thể tiến hành một thử nghiệm tuyệt vời về một số dự đoán của GR (tốc độ truyền sóng hấp dẫn, bất biến Lorentz, nguyên tắc tương đương).
3. Dữ liệu duy nhất thu được về sự tổng hợp các nguyên tố trong quá trình hợp nhất các sao neutron.
4. Có thể đo trực tiếp hằng số Hubble.

Chúng tôi hy vọng rằng các quan sát tiếp theo sẽ giúp xác định độ chính xác cao khối lượng và bán kính của các sao neutron (điều quan trọng để hiểu cấu trúc của chúng, có liên quan đến vật lý hạt nhân) và chờ đợi một sự kiện mà sự kết hợp của hai sao neutron sẽ dẫn đến sự hình thành của hố đen. Nhân tiện, để nói chắc chắnnhững gì xảy ra là kết quả của sự kiện này là không thể (nhưng rất có thể, một lỗ đen đã hình thành).

Tóm lại, chúng tôi lưu ý rằng các nhà thiên văn học rất, rất may mắn. Đầu tiên, sự gia tăng là rất gần. Thứ hai, xác suất rằng sóng tăng hấp dẫn sẽ được đi kèm với một vụ nổ tia gamma không phải là rất lớn. Hãy hy vọng rằng các nhà thiên văn học sẽ tiếp tục và tiếp tục!

Các bài báo gốc có tài liệu liên quan đến khám phá có thể được tìm thấy trên trang web LIGO.

Ảnh từ hubblesite.org.

Sergey Popov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

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