Ilmuwan untuk pertama kalinya dalam sejarah mencatat gelombang gravitasi dari penggabungan dua bintang neutron - objek super padat bermassa Matahari dan sebesar Moskow. Ledakan sinar gamma yang dihasilkan dan ledakan kilonova diamati oleh sekitar 70 observatorium di darat dan ruang angkasa - mereka dapat melihat proses sintesis unsur-unsur berat, termasuk emas dan platinum, yang diprediksi oleh para ahli teori, dan mengkonfirmasi kebenaran hipotesis tentang sifat semburan sinar gamma pendek yang misterius, layanan pers kolaborasi tersebut melaporkan. LIGO / Virgo, European Southern Observatory dan Los Cumbres Observatory. Hasil pengamatan dapat menjelaskan misteri struktur bintang neutron dan pembentukan unsur berat di alam semesta.
Pada pagi hari tanggal 17 Agustus 2017 (pukul 8:41 pagi waktu Pantai Timur AS, saat itu pukul 15:41 di Moskow), sistem otomatis pada salah satu dari dua detektor observatorium gelombang gravitasi LIGO mencatat kedatangan gelombang gravitasi dari luar angkasa. Sinyal menerima sebutan GW170817, ini adalah kasus kelima dari pemasangan gelombang gravitasi sejak 2015, sejak pertama kali direkam. Hanya tiga hari sebelumnya, observatorium LIGO pertama kali "mendengar" gelombang gravitasi bersama dengan proyek Eropa Virgo.
Namun, kali ini, hanya dua detik setelah peristiwa gravitasi, teleskop luar angkasa Fermi mendeteksi ledakan sinar gamma di langit selatan. Hampir pada saat yang sama, INTEGRAL observatorium luar angkasa Eropa-Rusia melihat wabah tersebut.
Sistem analisis data otomatis dari observatorium LIGO menyimpulkan bahwa kebetulan kedua peristiwa ini sangat tidak mungkin. Selama pencarian informasi tambahan, ditemukan bahwa gelombang gravitasi dilihat oleh detektor LIGO kedua, serta observatorium gravitasi Eropa Virgo. Para astronom di seluruh dunia disiagakan untuk berburu sumber gelombang gravitasi dan semburan sinar gamma, banyak observatorium, termasuk European Southern Observatory dan Hubble Space Telescope, dimulai.
Mengubah kecerahan dan warna kilonova setelah ledakan.
Tugasnya tidak mudah - data gabungan dari LIGO / Virgo, Fermi dan INTEGRAL memungkinkan kami untuk membuat garis besar area seluas 35 derajat persegi - ini adalah perkiraan area dari beberapa ratus disk bulan. Hanya 11 jam kemudian, teleskop Swope kecil dengan cermin meteran, yang terletak di Chili, mengambil gambar pertama dari sumber yang diduga - itu tampak seperti bintang yang sangat terang di sebelah galaksi elips NGC 4993 di konstelasi Hydra. Selama lima hari berikutnya, kecerahan sumber turun 20 kali lipat, dan warnanya secara bertahap berubah dari biru menjadi merah. Selama ini, objek tersebut diamati oleh banyak teleskop dalam rentang sinar-X hingga inframerah, hingga pada bulan September galaksi tersebut terlalu dekat dengan Matahari, dan menjadi tidak dapat diakses untuk observasi.
Ilmuwan menyimpulkan bahwa sumber wabah itu terletak di galaksi NGC 4993 pada jarak sekitar 130 juta tahun cahaya dari Bumi. Sangat dekat, sampai sekarang gelombang gravitasi datang kepada kita dari jarak milyaran tahun cahaya. Berkat kedekatan ini, kami dapat mendengarnya. Sumber gelombangnya adalah penggabungan dua objek dengan massa berkisar antara 1,1 hingga 1,6 massa matahari - ini hanya bisa jadi bintang neutron.
Foto sumber gelombang gravitasi - NGC 4993, dengan flash di tengah.
Video promosi:
Ledakan itu sendiri "terdengar" untuk waktu yang sangat lama - sekitar 100 detik, penggabungan lubang hitam menghasilkan semburan yang berlangsung sepersekian detik. Sepasang bintang neutron berputar di sekitar pusat massa yang sama, secara bertahap kehilangan energi dalam bentuk gelombang gravitasi dan menyatu. Ketika jarak di antara mereka dikurangi menjadi 300 kilometer, gelombang gravitasi menjadi cukup kuat untuk mencapai zona sensitivitas detektor gravitasi LIGO / Virgo. Ketika dua bintang neutron bergabung menjadi satu objek kompak (bintang neutron atau lubang hitam), ledakan radiasi gamma yang kuat terjadi.
Para astronom menyebut ledakan sinar gamma semacam itu sebagai semburan sinar gamma pendek; teleskop sinar gamma merekamnya sekitar sekali seminggu. Jika sifat GRB panjang lebih dapat dipahami (sumbernya adalah ledakan supernova), tidak ada konsensus tentang sumber ledakan pendek. Ada hipotesis bahwa mereka dihasilkan oleh penggabungan bintang-bintang neutron.
Sekarang para ilmuwan dapat mengkonfirmasi hipotesis ini untuk pertama kalinya, karena berkat gelombang gravitasi kita mengetahui massa komponen yang bergabung, yang membuktikan bahwa ini adalah bintang neutron.
“Selama beberapa dekade, kami telah menduga bahwa GRB pendek menghasilkan penggabungan bintang neutron. Nah, berkat data dari LIGO dan Virgo tentang acara ini, kami punya jawabannya. Gelombang gravitasi memberi tahu kita bahwa objek yang digabungkan memiliki massa yang sesuai dengan bintang neutron, dan ledakan sinar gamma memberi tahu kita bahwa benda-benda ini hampir tidak mungkin lubang hitam, karena tabrakan lubang hitam seharusnya tidak menghasilkan radiasi, kata Julie McEnery, petugas proyek di Fermi Center. penerbangan luar angkasa NASA bernama Goddard.
Selain itu, para astronom untuk pertama kalinya telah menerima konfirmasi yang tegas tentang keberadaan kilon (atau "macron") flare, yang sekitar 1000 kali lebih kuat daripada flare nova konvensional. Para ahli teori meramalkan bahwa kilonov bisa muncul dari penggabungan bintang neutron atau bintang neutron dan lubang hitam.
Hal ini memicu sintesis unsur-unsur berat, berdasarkan penangkapan neutron oleh inti (proses-r), akibatnya banyak unsur-unsur berat, seperti emas, platina atau uranium, muncul di alam semesta.
Menurut para ilmuwan, dengan satu ledakan kilonova, sejumlah besar emas dapat muncul - hingga sepuluh kali massa bulan. Hingga saat ini, hanya satu peristiwa yang teramati yang bisa jadi ledakan kilonova.
Sekarang para astronom dapat mengamati untuk pertama kalinya tidak hanya kelahiran kilonova, tetapi juga produk dari "pekerjaan" nya. Spektrum yang diperoleh dengan teleskop Hubble dan VLT (Very Large Telescope) menunjukkan adanya cesium, telurium, emas, platinum, dan elemen berat lainnya yang terbentuk dari penggabungan bintang neutron.
“Sejauh ini, data yang kami terima sangat sesuai dengan teori. Ini adalah kemenangan bagi para ahli teori, konfirmasi dari realitas absolut peristiwa yang direkam oleh observatorium LIGO dan VIrgo, dan pencapaian luar biasa bagi ESO untuk memperoleh pengamatan kilonova seperti itu,”kata Stefano Covino, penulis pertama artikel di Nature Astronomy.
Para ilmuwan belum memiliki jawaban untuk pertanyaan tentang apa yang tersisa setelah penggabungan bintang neutron - bisa berupa lubang hitam atau bintang neutron baru, terlebih lagi, tidak sepenuhnya jelas mengapa ledakan sinar gamma relatif lemah.
Gelombang gravitasi adalah gelombang osilasi geometri ruang-waktu, yang keberadaannya diprediksi oleh teori relativitas umum. Untuk pertama kalinya, kolaborasi LIGO mengumumkan deteksi andal mereka pada Februari 2016 - 100 tahun setelah prediksi Einstein.
Alexander Voytyuk
