Przez tygodnie krążyły pogłoski, że naukowcy wykryli fale grawitacyjne - drobne zmarszczki w czasie i przestrzeni - nowego typu, niezwiązanego ze zderzaniem się czarnych dziur. A teraz otrzymaliśmy ostateczne potwierdzenie, że widzieliśmy podobne fale powstałe w wyniku gwałtownego zderzenia dwóch masywnych, supergęstych gwiazd 100 milionów lat świetlnych od Ziemi.
Odkrycia dokonała 17 sierpnia globalna sieć zaawansowanych interferometrów fal grawitacyjnych składająca się z dwóch detektorów LIGO w Stanach Zjednoczonych i ich europejskiej kuzynki Panny we Włoszech. Odkrycie jest niezwykle ważne, nie tylko dlatego, że pomaga rozwiązać niektóre z największych tajemnic astrofizyki - w tym przyczynę jasnych rozbłysków znanych jako „rozbłyski promieniowania gamma”, a być może nawet pochodzenie ciężkich pierwiastków, takich jak złoto.
Następnie - w pierwszej osobie: Martin Hendry, profesor astronomii grawitacyjnej i kosmologii na Uniwersytecie w Glasgow.
Jako członek zespołu badawczego LIGO byłem zachwycony, gdy tylko zobaczyłem surowe dane. Następny okres był zdecydowanie najbardziej intensywny i bezsenny, ale też ekscytujący w ciągu dwóch miesięcy mojej kariery.
Ogłoszenie nastąpiło kilka tygodni po tym, jak trzej naukowcy otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za ich ważną pracę, która doprowadziła do odkrycia fal grawitacyjnych, ogłoszonej po raz pierwszy w lutym 2016 r. Od tamtej pory coraz bliżej nas jest wykrywanie fal grawitacyjnych zderzających się z czarnymi dziurami - zarejestrowano jeszcze cztery podobne zdarzenia. Ale o ile wiemy, zderzenie czarnych dziur otwiera jedynie okno na ciemną stronę Wszechświata. Nie mogliśmy uchwycić światła takich wydarzeń żadnymi instrumentami.
Ale GW170817 - tytuł imprezy z 17 sierpnia - zmienił wszystko. Ponieważ źródłem fal tym razem były dwie „gwiazdy neutronowe” - niewiarygodnie gęste pozostałości gwiazd wielkości miasta, z których każda waży więcej niż słońce. Gwiazdy te pędzą wokół siebie z gigantyczną prędkością, a następnie łączą się w straszliwej kolizji, którą widzieliśmy, oszałamiając samą tkankę czasu i przestrzeni.
Film promocyjny:
Rozwiązane zagadki
Ten kosmiczny koncert to był dopiero początek. Astronomowie od dawna podejrzewali, że połączenie się dwóch gwiazd neutronowych może być uwerturą dla krótkiego rozbłysku gamma - potężnego rozbłysku gamma, które emituje więcej energii w ułamku sekundy niż Słońce w ciągu dziesięciu miliardów lat. Obserwowaliśmy promienie gamma od dziesięcioleci, ale nie wiedzieliśmy, co je spowodowało.
Jednak zaledwie 1,7 sekundy po tym, jak fale grawitacyjne z GW170817 dotarły na Ziemię, satelita Fermi NASA wykrył krótki wybuch promieni gamma w tym samym regionie nieba. LIGO i Virgo znaleźli dymiącą broń i ostatecznie ustalono związek między zderzeniami gwiazd neutronowych a krótkimi błyskami gamma.
Połączenie obserwacji fal grawitacyjnych i promieniowania gamma umożliwiło określenie pozycji kosmicznej eksplozji z dokładnością do 30 stopni kwadratowych nieba - czyli 100 razy większą niż księżyc w pełni. To z kolei pozwoliło całej baterii teleskopów astronomicznych, wrażliwych na światło z całego spektrum elektromagnetycznego, na przeszukanie tego małego obszaru nieba w poszukiwaniu poświaty eksplozji. I znaleźli to - w tylnej części dość skromnej galaktyki NGC4993, w konstelacji Hydry.
W kolejnych dniach i tygodniach astronomowie obserwowali agonię, podczas gdy żar z eksplozji błysnął i zgasł, pięknie wtapiając się w obraz opisujący tak zwany „kilon”. Rodzi się, gdy materiał bogaty w cząstki subatomowe - neutrony - z pierwotnej fuzji jest wyrzucany z dużą prędkością przez rozbłysk gamma. Wszystko to jest wyrzucane w otaczającą przestrzeń i prowadzi do produkcji ciężkich pierwiastków promieniotwórczych.
Niestabilne elementy następnie rozpadają się do stanu stabilnego z emisją promieniowania. Prowadzi to do blasku kilonowej, co potwierdziliśmy sporządzając szczegółową mapę. Nasze obserwacje potwierdziły również teorię, że stabilne produkty końcowe tych łańcuchów reakcji zawierają obfitość metali szlachetnych, takich jak złoto i platyna. Chociaż podejrzewaliśmy, że gwiazdy neutronowe odegrały kluczową rolę w tworzeniu tych pierwiastków w przestrzeni, ta hipoteza wydaje się teraz znacznie bardziej przekonująca. Rzeczywiście, kilonowa, która powstała z gruzu GW170817, mogła wyprodukować złoto tak duże jak cała Ziemia - 1000 bilionów ton.
Obserwując po raz pierwszy „intymną” kilonovę i widząc, jak dobrze pasuje ona do rozwijającej się astronomicznej planszy, która rozpoczęła się wraz z połączeniem się gwiazdy neutronowej, astronomowie zrobili ogromny krok w kierunku zrozumienia tych brutalnych kosmicznych wydarzeń.
Pomysł, że wszyscy jesteśmy stworzeni z gwiezdnego pyłu, jest niezwykle popularny w świadomości kulturowej - wszędzie, od filmów dokumentalnych po teksty piosenek. Ale zadziwiająca koncepcja, że złoto w naszych obrączkach ślubnych i zegarkach Rolex jest wykonane z gwiezdnego pyłu neutronowego, jest jeszcze bardziej interesująca. Jeszcze bardziej ekscytujący jest ogromny potencjał, który otwiera się w radykalnych nowych podejściach do eksploracji kosmosu.
Pracując razem - używając instrumentów, które nie tylko działają w całym spektrum światła, ale są również wrażliwe na fale grawitacyjne, a nawet neutrina - astronomowie są gotowi otworzyć zupełnie nowe okno na wszechświat. Na przykład, wykorzystali już swoje obserwacje, aby dokonać pierwszego wspólnego pomiaru szybkości rozszerzania się Wszechświata przy użyciu zarówno fal grawitacyjnych, jak i światła.
Wkrótce pojawią się nowe wyniki. Wraz z tą eksplozją dopiero zaczyna się nowa i ekscytująca era astronomii dla wielu graczy.
Ilya Khel