2017'de LIGO (Lazer-İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi) ve Başak, iki nötron yıldızının birleşmesinden gelen yerçekimi dalgalarını tespit etti. Bu sinyali GW170817 olarak adlandırdılar. Algıladıktan iki saniye sonra NASA’nın Fermi uydusu, GRB170817A adlı bir gama ışını patlaması (GRB) tespit etti. Dakikalar içinde dünyanın dört bir yanındaki teleskoplar ve gözlemevleri etkinliğe büründü.
Hubble Uzay Teleskobu, iki nötron yıldızının birleşmesinin bu tarihsel tespitinde rol oynadı. Aralık 2017'den başlayarak, Hubble bu birleşmeden görünen ışığı tespit etti ve ertesi yıl bir buçuk yıl içinde güçlü aynasını aynı yerde 10 defadan fazla çevirdi. Sonuç?
Bu olayın sonrasının en derin görüntüsü ve bilimsel ayrıntılarla dolu bir takoz.
Araştırmayı yöneten Northwestern’in Wen-fai Fong, “Bu, bu olayla ilgili olarak şimdiye kadar gördüğümüz en derin pozlama” dedi. “Görüntü ne kadar derin olursa, o kadar fazla bilgi edinebiliriz.”
Birleşmenin gün batımı sonrası kızıllığının derin bir görüntüsünü sunmanın yanı sıra Hubble, birleşmenin kendisinin, yarattığı jetin ve kısa gama ışını patlamalarının doğasının bazı detaylarının beklenmedik sırlarını da ortaya çıkardı.
Birçok bilim insanı için GW170817, LIGO’nun bugüne kadarki en önemli keşfi. Keşif, 2017 yılında Science dergisinden Yılın Atılım Ödülü'nü kazandı. İki nötron yıldızı arasındaki çarpışmalar veya birleşmelerden çok bahsedilse de, bu astrofizikçilerin ilk kez gözlemleyebilmesiydi. Bunu hem elektromanyetik ışıkta hem de yerçekimi dalgalarında gözlemledikleri için, aynı zamanda bir basın bülteninde de söylendiği gibi, bu iki radyasyon biçimi arasındaki ilk çok-haberci gözlemiydi.
Bunun gerçekleşmesi kısmen durumdur. GW170817, astronomik açıdan Dünya'ya oldukça yakındır: eliptik gökada NGC 4993'te sadece 140 milyon ışıkyılı uzaklıktadır. Parlak ve bulunması kolaydı.
İki nötron yıldızının çarpışması bir kilonovaya neden oldu. İki nötron yıldızı böyle birleştiğinde veya bir nötron yıldızı ve bir kara delik birleştiğinde ortaya çıkarlar. Bir kilonova, beyaz bir cüce ve arkadaşı birleştiğinde ikili bir yıldız sisteminde meydana gelen klasik bir novadan yaklaşık 1000 kat daha parlaktır. Bir kilonovanın aşırı parlaklığına, altın dahil birleşme sonrasında oluşan ağır elementler neden olur.
Birleşme, gün ışığının görülmesini zorlaştıran, ışık hızında hareket eden bir malzeme jeti yarattı. Birleştirmeyi bu kadar parlak ve kolay görülebilen şey, çevre malzemeye çarpan jet olmasına rağmen, aynı zamanda olayın ardıllığını da gizledi. Akşam yemeğini görmek için astrofizikçiler sabırlı olmak zorundaydı.
“Akşam yemeğini görmemiz için kilonova yoldan çekilmek zorunda kaldı,” dedi Fong. “Kesinlikle, birleşmeden yaklaşık 100 gün sonra kilonova unutulmaya başlamış ve gün batımı sonrası kızıllık devralmıştır. Ancak gün batımı sonrası kızıllık çok zayıftı, onu yakalamak için en hassas teleskoplara bıraktı. ”
Hubble Uzay Teleskobu burada devreye girdi. Aralık 2017'de Hubble, birleşme işleminden sonraki görünür ışığı gördü. O zamandan Mart 2019'a kadar Hubble, gün batımı sonrası kızıllığı 10 kez daha ziyaret etti. Son görüntü henüz en derin olanıydı, saygıdeğer alanın kapsamı birleşmenin 7.5 saat boyunca meydana geldiği noktaya bakıyordu. Bu görüntüden astrofizikçiler, iki nötron yıldızının birleşmesinden 584 gün sonra görünür ışığın sonunda gittiğini biliyorlardı.
Olayın günahkarlığı çok önemliydi ve bayıldı. Görmek ve incelemek için, çalışmanın arkasındaki ekip, ışığı çevreleyen galaksiden NGC 4993'ten çıkarmak zorunda kaldı. Galaktik ışık karmaşıktır ve bir şekilde konuşursak, gün batımı sonrası ışıma "bulaşır" ve sonuçları bozar. .
CIERA'da doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ikinci yazarı Peter Blanchard, “Akşam yemeğinden sonraki ışığı doğru bir şekilde ölçmek için, diğer tüm ışığı almanız gerekiyor,” dedi. "En büyük suçlu, yapısı son derece karmaşık olan galaksiden gelen hafif kirliliktir."
Ancak artık üzerinde çalışacakları görüntüden sonra 10 Hubble görüntüsü vardı. Bu görüntülerde kilonova gitti ve sadece gün batımı sonrası kızıllık kaldı. Son görüntüde, gün batımı sonrası kızıllık da gitmişti. Nihai görüntüyü, gün batımı sonrası kızıllığın diğer 10 görüntüsünün üzerine yerleştirdiler ve bir algoritma kullanarak, gün ışıltısını gösteren önceki Hubble görüntülerindeki tüm ışığı titizlikle çıkardılar. Piksel piksel.
Sonunda zaman içinde bir dizi görüntü vardı, galaksiden herhangi bir kirlenme olmadan sadece gün batımı sonrası kızıllığı gösterdi. Görüntü, modellenmiş tahminlerle hemfikirdi ve aynı zamanda etkinliğin gün batımı sonrası kızıllık resimlerinin en doğru zaman serileri.
“Parlaklık gelişimi, teorik jet modellerimize mükemmel şekilde uyuyor,” dedi Fong. “Ayrıca radyo ve röntgen filmlerinin bize söylediklerine mükemmel bir şekilde katılıyor.”
Peki bu görüntülerde ne buldular?
Her şeyden önce, nötron yıldızlarının birleştiği alan, kümeler ile yoğun bir şekilde doldurulmamıştı, önceki çalışmaların öngördüğü bir şey böyle olmalı.
“Önceki çalışmalar, nötron yıldız çiftlerinin küresel bir kümenin yoğun ortamında oluşabileceğini ve birleşebileceğini öne sürdü,” dedi Fong. “Gözlemlerimiz, bu nötron yıldızı birleşmesi için kesinlikle böyle olmadığını gösteriyor.”
Fong ayrıca bu çalışmanın gama ışını patlamalarına biraz ışık tuttuğunu düşünüyor. Bu uzak patlamaların aslında GW170817 gibi nötron yıldızı birleşmeleri olduğunu düşünüyor. Hepsi göreli jetler üretiyorlar, Fong'a göre, sadece farklı açılardan görülüyorlar.
Astrofizikçiler genellikle bu jetleri gama ışını patlamalarından GW170817'den farklı bir açıdan görürler, genellikle kafaları. Ancak GW170817 30 derecelik bir açıdan görüldü. Bu optik ışıkta daha önce hiç görülmemişti.
Fong, “GW170817 ilk kez jet ekseni'ni görebildiğimizden” dedi. “Yeni zaman serileri, GW170817 ile uzak kısa gama ışını patlamaları arasındaki temel farkın görüş açısı olduğunu gösteriyor.”
Bu sonuçları özetleyen bir makale bu ay Astrofizik Dergi Mektuplarında yayınlanacaktır. “GW170817'nin optik görüntü tutumu: Eksen dışı yapılandırılmış bir jet ve küresel bir kümelenme kaynaklı derin kısıtlamalar”. Arxiv.org adresindeki yukarıdaki bağlantıda görüntülenebilir.
Daha:
- Araştırma Raporu: GW170817'nin Optik Sonrası: Küresel Bir Küme Kaynaklı Eksen Dışında Yapılandırılmış Bir Jet ve Derin Kısıtlamalar
- Basın Bülteni: Afterglow nötron yıldızı çarpışmalarının doğasına, kökenine ışık tutuyor
- LIGO / Başak: ÇOKLU MESENGER ASTROFİZİĞİNİN DAİRESİ: İKİLİ NÖTRON YILDIZI BİRLEŞTİRMESİNİN GÖZLEMLERİ
