gov-civil-vilareal.ptRuumi aeg raputab: esmakordselt näevad astronoomid musta auku, mis sööb neutrontähte
>Esmakordselt avastasid astronoomid universumi kõige hirmsama asja, mis sööb teise hirmsaima asja: musta augu, mis neelab neutrontähe.
See on samaaegselt üks lahedamaid ja selgroogu jahutavaid uurimistulemusi, millest ma kunagi kirjutanud olen. Ühinemine nende kahe kõige tihedama universumitüübi vahel loob a kolossaalne plahvatus, kuid see on täiesti tume. Ainus viis selle avastamiseks oli, sest see raputas sõna otseses mõttes aegruumi kangast .
Veel parem? Astronoomid avastasid teise alles kümme päeva hiljem.
Hirmutavad sündmused leidsid LIGO-Virgo koostöö , vahendid, mis on loodud avastamiseks gravitatsioonilained , tegelikud lainetused aegruumi kangas. Einstein ennustas, et neid laineid tekitab mis tahes kiirendatav mass, kuid need on liiga madala amplituudiga ja pehmed, et neid tuvastada, kui objekt pole massiivne, tihe ja kiirendatud.
Kui aga mustad augud või neutrontähed ühinevad, kiirendatakse objekte, mille läbimõõt on vaid kilomeetreid, kuid mille mass on sama suur kui tähed, üksteise ümber hinge purustava kiirusega, mis on piisav teravate gravitatsioonilainete tekitamiseks. Need lained laienevad valguse kiirusel väljapoole, kuid nõrgenevad kaugusega. Me võime neid tuvastada sadade miljonite või miljardite valgusaastate kauguselt, kuid selleks ajaks on nad nõrgestanud nii palju, et aegruumi venimine on äärmiselt väike, mistõttu neid ennustati sajand tagasi, kuid avastati esmakordselt alles 2015. aastal ( Mul on tolleaegses artiklis üksikasju selle esimese olulise avastuse ja selle kohta, kuidas see kõik toimib).
õigekirja, et saada oma endine tagasi tasuta
Kunstiteos, mis kujutab neutrontähe (paremal) ja musta augu (vasakul) ühinemist. Krediit: Carl Knox (OzGrav)
Pärast seda on nähtud kümneid sündmusi, enamasti on musta aukude paarid ühinenud, kuigi neutrontähtede ühinemist on nähtud ka kaks korda. Siiani pole aga ühtegi musta auku neutrontähte söömas näinud - tegelikult pole meie galaktikas kunagi avastatud musta augu/neutrontähe binaarsüsteemi!
Sündmused tuvastati 5. jaanuaril 2020 ja 15. jaanuaril 2020 ning nende nimed on vastavalt GW200105_162426 ja GW200115_042309 ( GW gravitatsioonilaine jaoks ja seejärel on numbrid nende tuvastamise kuupäeva ja kellaaja kohta). Esimene (nimetagem seda GW200105 -ks) oli tugev signaal, kuid nähtav ainult ühes kolmest andurist (teine oli sel ajal välja lülitatud ja kolmandas nähti seda nõrgalt). Teist (GW200115) nähti kõigis kolmes*.
Kui gravitatsioonilaine läbib Maad, siis lainete kuju ja tugevus räägivad meile palju nende loonud süsteemist. Mõlemad sündmused olid statistiliselt olulised (see tähendab, et astronoomid arvavad, et need on tõelised) ja mõlemal juhul oli kahe objekti mass ühinenud üsna madal.
1515 ingli number
Neutrontäht on uskumatult väike ja tihe, pakkides Päikese massi palliks vaid mõne kilomeetri kaugusel. See kunstiteos kujutab seda Manhattaniga võrreldes. Krediit: NASA Goddardi kosmoselennukeskus
Kahe GW200105 ühinenud komponendi mass oli 8,9 ja 1,9 korda suurem Päikese massist (määramatusega vastavalt umbes 1,3 ja 0,3 korda Päikese mass). Esimene komponent sobib hästi musta augu territooriumile - meie arvates on seda tüüpi musta augu minimaalne mass Päikese omast umbes 2,8 korda suurem . Teine, kuigi jääb sellest piirist alla, on peaaegu kindlasti neutronitäht : uskumatult massiivse tähe tihe tuum pärast seda, kui täht on supernoovana plahvatanud. Neutrooniumi kera (nagu seda asja nimetatakse) kummipalli suurus kaaluks sama palju kui iga inimene Maal kokku .
narnia kroonikad: lõvi, nõid ja riidekapp
Sama kehtib ka teise sündmuse, GW 200115 puhul: massid on 5,7 (± 2) ja 1,5 (± 0,5) korda suuremad kui Päikese mass. Nii et jällegi üsna selgelt must auk ja neutronitäht.
Mõlemad süsteemid alustasid elu kahe normaalse, kuid massiivse tähena, mis tiirlesid üksteise ümber. Üks oli tõenäoliselt umbes 20 korda Päikese mass. See sai oma tuumakütusest kiiresti läbi, ilmselt vaid mõne miljoni aasta pärast. Seejärel paisus see punaseks superhiiglaseks (nagu Antares või Betelgeuse). See oli nii suur, et tõenäoliselt haaras kaaslase tähe põgusalt või peaaegu peaaegu ja see teine täht oleks esimesest tähest palju massi maha võtnud, muutes end massiivsemaks.
Seejärel plahvatas esimene täht, moodustades musta augu. Lõpuks plahvatas ka teine täht, moodustades neutronitähe (või sõltuvalt algmassist ja sellest, kui kiiresti üks materjal teisele kadus, võis see olla vastupidi). Mõlemal juhul jäi järele musta augu ümber tiirlev neutrontäht.
Kui süsteemis oleks kolmas täht, oleks see võinud need kaks tasakaalust välja lüüa, muutes need orbiidile lähemale. Või on võimalik, et miljardite aastate jooksul kiirgasid need kaks orbiidil liikudes nõrku gravitatsioonilaineid, kaotades energiat ja keerdudes aeglaselt kokku. Mõlemal juhul jõudsid nad lõpuks piisavalt lähedale ja BANG. Must auk neelas neutrontähe alla.
Muide, kui olete uudishimulik: pärast seda sündmust on jäänud massiivsem ja suurem must auk. See on osa musta augu tervikust: langege sisse ja olete nüüd osa mustast august.
Sellise süsteemi orbitaalenergiat vahetult enne viimast hetke on raske mõista. Kaks objekti, mille kogumass on mitu korda Päikese massist, keerlevad üksteise ümber peaaegu valguse kiirusel. See energia peab kuhugi minema, kui need kaks ühinevad. See, kuhu see läheb, on aegruumi raputamine.
Kui see juhtub, muundatakse osa süsteemi massist otse gravitatsioonilainete energiaks. See on tohutult palju energiat. Nendel kahel uuel juhul muudeti umbes pool Päikese massist energiaks. Pange tähele, seda tehakse võrrandi E = mc^2 kaudu ja valguse kiirus ruudus on väga -väga suur number. Viimased hetked kestsid vaid sekundeid, kuid loodud energia hulk oli umbes 1 00 kvintiljonit korda Päikese kogu heledust (10kakskümmend) sama aja jooksul!
must kull (2001)
Ometi oli peaaegu kindlasti täiesti pime. Valgust ei kiirgunud üldse (vähemalt ükski teleskoop ei näinud välku ja seda ei olnud tingimata oodata). Kogu energia läks gravitatsioonilainetesse. Mõlemad sündmused olid umbes miljardi valgusaasta kaugusel ja selle suure vahemaa tagant nõrgenesid signaalid tohutult. Siia jõudes olid nad vaevu sosistanud. Tegelikult, kui aus olla, tekitaks detektorite lähedal olev sosin palju suurema signaali kui need sündmused.
Sellised ühinemised on olulised, sest me ei saa tegelikult täielikult aru, kuidas musta augu ja neutrontähtede süsteem moodustub või kuidas see aja jooksul areneb. Ainuüksi nende sündmuste nägemine ütleb meile, et need binaarsed süsteemid on olemas - hea algus - ja ka see, kui sageli need meie kohalikus ruumis toimuvad (nendest eeldame, et umbes üks ühinemine toimub igal nädalal kuskil 2 miljardi valgusaasta jooksul meist). Kui avastatakse rohkem, aitab see astronoomidel välja selgitada, kuidas need massiivsed tähekahendfailid käituvad.
Mis on suurepärane! Kuni nad on kaugel. Selline sündmus sobib mulle, kui see juhtub teises galaktikas. Isegi lähemal oleks lahe, et saada parem signaal ja osata seda paremini analüüsida. Aga kui üks kosmiline koletis sööb teist, nii hämmastavat ja lahedat kui see ka pole, siis ma leian, et mul pole midagi selle vastu, kui mul on ninaverejooks.
* Aastal avastati sarnane sündmus, kus tohutu must auk ühines tõenäoliselt väga väikese massiga musta auguga. Võimalik, et teine objekt oli äärmiselt massiivne neutrontäht, kuid üsna ebatõenäoline.
