Pierwsze światło ze źródła fal grawitacyjnych

6

Dzięki  jednoczesnym obserwacjom różnego typu udało się powiązać światło ze źródłem fal grawitacyjnych. Te obserwacje zapowiadają rewolucję w astronomii.

W lutym zeszłego roku poinformowaliśmy o początku nowej ery w obserwacjach astronomicznych, dzięki wykryciu fal grawitacyjnych. Wówczas badacze ogłosili rezultat ostatnich pomiarów przeprowadzonych w obserwatorium LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), które składa się z dwóch osobnych ośrodków obserwacyjnych oddalonych od siebie o niecałe 3000 kilometrów, jednego w pobliżu Hanford (zachód USA) i drugiego w okolicach Livingston (wschód USA). Tamto odkrycie dotyczyło kolizji i połączenia dwóch małych czarnych dziur ze sobą.

Od tego czasu doszło jeszcze do detekcji czterech innych emisji fal grawitacyjnych. Wszystkie zarejestrowane fale grawitacyjne były wynikiem połączenia czarnych dziur. Następny przełom jesienią 2017 roku.

Szesnastego października międzynarodowy zespół astronomów poinformował o obserwacji fal elektromagnetycznych ze źródła fal grawitacyjnych. W odkryciu brali udział także Polacy. Tym światłem był najpierw błysk gamma, a następnie na zakresie widzialnym, rentgenowskim i wreszcie radiowym. Ponad 70 obserwatoriów wykonało obserwacje tego samego zjawiska na różnych zakresach spektrum elektromagnetycznego.

Do rejestracji fal grawitacyjnych doszło 17 sierpnia 2017 za pomocą detektorów Virgo we Włoszech oraz LIGO-Livingston i LIGO-Hanford w USA. Detekcja została na początku wykryta przez Virgo, 22 milisekundy później przez LIGO-Livinston, a następnie 3 milisekundy później przez LIGO-Hanford. Na tym nie skończyła się detekcja tego zjawiska.

Obserwacje wizualne kilonowej GW170817 za pomocą HST / Credits - NASA, ESA, A. Levan (U. Warwick), N. Tanvir (U. Leicester), A. Fruchter, O. Fox (STScI)

Obserwacje wizualne kilonowej GW170817 za pomocą HST / Credits – NASA, ESA, A. Levan (U. Warwick), N. Tanvir (U. Leicester), A. Fruchter, O. Fox (STScI)

Zaledwie 1,74 sekundy po obserwacji fal grawitacyjnych kosmiczne obserwatoria Fermi i INTEGRAL zanotowały krótki błysk gamma. Po nich nastąpiła detekcja na innych falach: w ciągu godziny zarejestrowano poświaty na zakresach widzialnym i podczerwonym. Obserwacje wykonał m.in. kosmiczny teleskop Hubble (HST). Kilka dni po rozbłysku zaobserwowano to samo źródło na zakresie rentgenowskim i na falach radiowych. Źródło znajdowało się w galaktyce NGC 4993.

Źródłem emisji była kolizja i złączenie dwóch gwiazd neutronowych. Zjawisko otrzymało oznaczenie GW170817. Jest to pierwsza tego typu obserwacja – wszystkie wcześniejsze były detekcjami złączenia czarnych dziur. W tym przypadku całkowita masa układu wyniosła nie więcej jak 3,3 masy Słońca.

Obserwacja GW170817 / Credits – European Southern Observatory (ESO)

Dalsze wyliczenia wskazują, że w trakcie złączenia doszło do powstania około 16 tysięcy mas Ziemi w ciężkich pierwiastkach. Z tego około 10 tysięcy mas Ziemi przypada na pierwiastki takie jak złoto i platyna. Te pierwiastki zostały wyrzucone w przestrzeń kosmiczną z prędkością sięgającą 1/5 prędkości światła.

Rozbłysk GW170817 jest obecnie najlepszym dowodem, że krótkie błyski światła gamma powstają podczas złączania się gwiazd neutronowych ze sobą. Zjawisko nosi także nazwę “kilonowa” – jest to zjawisko około tysiąc razy jaśniejsze od typowej gwiazdy nowej.

Zjawisko kilonowej / Credits –European Southern Observatory (ESO)

Tego typu obserwacje zapowiadają rewolucję w astronomii. Jest prawdopodobne, że kolejne takie detekcje nastąpią w najbliższych latach, po czym nastąpi szybka reorientacja różnych obserwatoriów i wspólne badania zjawisk.

(ESO)

Share.

6 komentarzy

  1. Kolejne pytanie serii “a dlaczego”. Jak to możliwe, że Fermi i integral tak szybko zostały skierowane w kierunku źródła promieniowania (przypadkowo obserwowały ten rejon?) i dlaczego promienie gamma, X oraz radiowe dotarły w różnych odstępach czasu do obserwatorów?

  2. Czy ktoś posiadający wiedzę mógłby powiedzieć na czym polega ta rewolucja. Co przełomowego się dowiemy po zbadaniu zjawiska?

  3. pytanie dyletanata jaka jest predkośc fali grawitacyjnej w porówaniu z światłem skoro gamma dotarła po 1,74s

    • Promieniowanie elektromagnetyczne ma pełną prędkość światła tylko w próżni. Jest odrobinę mniejsza na przykład w rozrzedzonym gazie. Z odległości 100 milionów lat świetlnych błysk musiał przejść przez sporo takich obłoków i stąd opóżnienie. Tak zgaduję.