قبل حوالي 130 مليون سنة ، اصطدم نجمان نيوترونيان في مجرة بعيدة. هذا الحدث هو الآن الملاحظة الخامسة لموجات الجاذبية بواسطة مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) وتعاون برج العذراء ، وهو أول اكتشاف لم يكن ناتجًا عن اصطدام اثنين من الثقوب السوداء.
لكن هذا الحدث - المسمى كيلونوفا - أنتج شيئًا آخر أيضًا: الضوء عبر أطوال موجية متعددة.
لأول مرة في التاريخ ، لوحظت ظاهرة فلكية لأول مرة من خلال موجات الجاذبية ثم شوهدت بواسطة التلسكوبات. في جهد تعاوني لا يصدق ، عمل أكثر من 3500 فلكي باستخدام 100 أداة على أكثر من 70 مقرابًا حول العالم وفي الفضاء عملوا مع فيزيائيين من تعاون LIGO و Virgo.
يسمي العلماء هذا "علم الفلك المتعدد".
وقالت لورا كادوناتي ، نائبة المتحدث باسم ليجو في مؤتمر صحفي اليوم: "جميع هذه الملاحظات معًا أكبر من مجموع أجزائها". "نحن نتعلم الآن عن فيزياء الكون ، وعن العناصر التي صنعناها ، بطريقة لم يفعلها أحد من قبل".
قالت مانويلا كامبانيلي ، من معهد روتشستر للتكنولوجيا: "ستعطينا فكرة عن كيفية عمل انفجارات المستعر الأعظم ، وكيف يتم إنشاء الذهب والعناصر الثقيلة الأخرى ، وكيف تعمل النوى في أجسامنا وحتى مدى سرعة الكون في التمدد". "يوضح علم الفلك المتعدد الرسل كيف يمكننا الجمع بين الطريقة القديمة والطريقة الجديدة. لقد غيرت طريقة عمل علم الفلك ".
النجوم النيوترونية هي النوى المتبقية من النجوم الضخمة التي انفجرت منذ فترة طويلة على أنها مستعرات عظمى. بدأ النجمان ، اللذان يقعان بالقرب من بعضهما في مجرة تسمى NGC 4993 ، بين 8-20 ضعف كتلة شمسنا. ثم مع المستعرات الأعظمية ، يتكثف كل منها إلى حوالي 10 أميال ، بحجم المدينة. هذه نجوم تتكون بالكامل من النيوترونات وتقع بين النجوم العادية والثقوب السوداء من حيث الحجم والكثافة - فقط ملعقة صغيرة من مادة النجم النيوتروني تزن مليار طن.
يدوران حول بعضهما في رقصة كونية حتى تسببت جاذبيتهما المتبادلة في الاصطدام بهما. أنتج هذا التصادم كرة نارية ذات أبعاد فلكية ، ووصلت تداعيات ذلك الحدث إلى الأرض بعد 130 مليون سنة.
قال آندي هاول من مرصد لاس كمبريس ، في مؤتمر صحفي اليوم: "في حين أن هذا الحدث وقع قبل 130 مليون سنة ، اكتشفنا فقط هذا على الأرض في 17 أغسطس 2017 ، قبل كسوف الشمس مباشرة". "لقد ظللنا هذا السر طوال الوقت ونحن على وشك كسر!"
في الساعة 8:41 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة ، شعر LIGO و Virgo بالهزات المبكرة لتموجات الزمكان والموجات الثقالية. بعد ثانيتين فقط ، تم الكشف عن وميض مشرق لأشعة جاما بواسطة تلسكوب Fermi الفضائي التابع لناسا. سمح هذا للباحثين بتحديد الاتجاه الذي أتت منه الأمواج بسرعة.
حذر من قبل علماء الفلك برقية ، تدافع الآلاف من الفلكيين في جميع أنحاء العالم لتقديم الملاحظات والبدء في جمع بيانات إضافية من اندماج النجوم النيوترونية.
توضح هذه الرسوم المتحركة كيف قامت LIGO و Virgo والتلسكوبات الفضائية والأرضية بتكبير موقع موجات الجاذبية التي تم الكشف عنها في 17 أغسطس 2017 بواسطة LIGO و Virgo. من خلال الجمع بين البيانات من بعثات الفضاء فيرمي ومتكاملة مع البيانات من LIGO و Virgo ، تمكن العلماء من حصر مصدر الموجات في رقعة السماء 30 درجة مربعة. بحثت مقاريب الضوء المرئي في عدد كبير من المجرات في تلك المنطقة ، وكشفت في نهاية المطاف عن NGC 4993 لتكون مصدرًا لموجات الجاذبية. (تم تسمية هذا الحدث لاحقًا باسم GW170817.)
وقال المتحدث باسم تعاون فيرجو ، جو فان دين براند ، في بيان "هذا الحدث لديه أدق توطين للسماء لجميع موجات الجاذبية المكتشفة حتى الآن". "لقد مكنت هذه الدقة الفلكية الفلكيين من إجراء ملاحظات المتابعة التي أدت إلى عدد كبير من النتائج المذهلة."
يقدم هذا أول دليل حقيقي على أن موجات الضوء والجاذبية تنتقل بنفس السرعات - بالقرب من سرعة الضوء - كما توقع آينشتاين.
تشارك المراصد من الصغيرة جدا إلى الأكثر شهرة ، مما يجعل الملاحظات بسرعة. بينما كان الضوء ساطعًا في البداية ، تلاشى الحدث في أقل من 6 أيام. قال هويل إن الضوء المرصود كان أكثر سطوعًا بمقدار 2 مليون مرة من الشمس على مدار الساعات القليلة الأولى ، لكنه تلاشى بعد ذلك على مدار بضعة أيام.
كاميرا الطاقة المظلمة (DECam) ، التي تم تركيبها على تلسكوب بلانكو الذي يبلغ طوله 4 أمتار في مرصد سيرو تولولو الأمريكي في تشيليان الأنديز ، كانت إحدى الأدوات التي ساعدت في تحديد مصدر الحدث.
"إن التحدي الذي نواجهه في كل مرة يصدر فيها تعاون LIGO محفزًا جديدًا للرصد هو كيف نبحث عن مصدر يتلاشى بسرعة ، وربما يكون خافتًا في البداية ، ويقع في مكان ما هناك" ، قال مارسيل سواريس-سانتوس. ، من جامعة برانديز في المؤتمر الصحفي. وهي أول مؤلفة على الورقة تصف الإشارة الضوئية المرتبطة بموجات الجاذبية. "إنه التحدي الكلاسيكي المتمثل في العثور على إبرة في كومة قش مع التعقيدات الإضافية التي مفادها أن الإبرة بعيدة وأن كومة القش تتحرك".
مع DECam ، تمكنوا بسرعة من تحديد المجرة المصدر ، واستبعاد 1500 مرشح آخر كانوا حاضرين في كومة القش تلك.
"الأشياء التي تبدو مثل هذه" الإبر "شائعة جدًا ، لذلك نحتاج إلى التأكد من امتلاكنا الإبرة الصحيحة. واضاف سواريس سانتوس "نحن واثقون اليوم".
في القسم الصغير جدًا ، ساعد تلسكوب روبوتي صغير مقاس 16 بوصة يسمى PROMPT (تلسكوب الرصد البصري الآلي اللوني وتلسكوب الاستقطاب) - الذي وصفه الفلكي ديفيد ساند من جامعة أريزونا في "تلسكوب الهواة المحسن بشكل أساسي" - في تحديد المصدر. قال ساند أن هذا يثبت أنه حتى التلسكوبات الصغيرة يمكن أن تلعب دورًا في علم الفلك المتعدد.
يقود هابل والعديد من مراصد الفضاء الأخرى التابعة لوكالة ناسا وإيسا ، مثل بعثات سويفت وتشاندرا وسبيتزر. التقطت هابل صورًا للمجرة في الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ، وشهدت جسمًا ساطعًا جديدًا داخل NGC 4993 كان أكثر إشراقًا من نوفا ولكنه خافت أكثر من المستعر الأعظم. أظهرت الصور أن الجسم تلاشى بشكل ملحوظ خلال الأيام الستة لملاحظات هابل. وباستخدام إمكانات هابل الطيفية ، توصلت الفرق أيضًا إلى مؤشرات على المواد التي يتم إخراجها بواسطة كيلونوفا بسرعة تصل إلى خمس سرعة الضوء.
قال هويل: "إن هذا يغير قواعد اللعبة بالنسبة للفيزياء الفلكية". "بعد مرور مائة عام على نظرية أينشتاين لموجات الجاذبية ، رأيناها وتبعناها إلى مصدرها لإيجاد انفجار بفيزياء جديدة من النوع الذي حلمنا به من قبل فقط".
في ما يلي عدد قليل من الإحصاءات التي أنشأها هذا الحدث الفردي ، باستخدام علم الفلك المتعدد:
* أشعة غاماأوضح ريتشارد أوشوغنيسي ، من معهد روتشستر للتكنولوجيا وعضو في فريق ليجو أيضًا ، أن هذه الومضات الضوئية مرتبطة الآن بشكل قاطع بدمج النجوم النيوترونية وستساعد العلماء على معرفة كيفية عمل انفجارات المستعر الأعظم. وقال "إن قياسات أشعة جاما الأولية ، مقترنة بكشف موجات الجاذبية ، تؤكد كذلك النظرية النسبية العامة لأينشتاين ، التي تتوقع أن موجات الجاذبية يجب أن تنتقل بسرعة الضوء."
* مصدر الذهب والبلاتينقال إيدو بيرغر من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في الإحاطة الإعلامية: "تكشف هذه الملاحظات بصمات مباشرة لأثقل العناصر في الجدول الدوري". "اصطدام النجمين النيوترونيين أنتج 10 أضعاف كتلة الأرض في الذهب والبلاتين فقط. فكر في كيفية خروج هذه المواد من هذا الحدث ، حيث تتحد في النهاية مع عناصر أخرى لتشكيل النجوم والكواكب والحياة ... والمجوهرات. "
أضاف بيرغر شيئًا آخر للتفكير فيه: انفجارات السوبرنوفا الأصلية لهذه النجوم أنتجت جميع العناصر الثقيلة حتى الحديد والنيكل. ثم في kilonova في هذا النظام الواحد ، يمكننا أن نرى التاريخ الكامل لكيفية ظهور الجدول الدوري للعناصر الثقيلة.
قال هويل أنه عندما قسمت تواقيع العناصر الثقيلة إلى طيف ، فأنت تخلق قوس قزح. "كان هناك حقًا وعاء من الذهب في نهاية قوس قزح ، على الأقل قوس قزح كيلونوفا" ، قال مازحا.
* فلك الفيزياء النووية: قال أوشونيسي: "في نهاية المطاف ، ستخبرنا المزيد من الملاحظات مثل هذا الاكتشاف كيف تعمل النوى في أجسامنا". "ستخبرنا آثار الجاذبية على النجوم النيوترونية كيف تتصرف الكرات الكبيرة من النيوترونات ، وباستدلال ، كرات صغيرة من النيوترونات والبروتونات - الأشياء الموجودة داخل أجسامنا التي تشكل معظم كتلتنا" ؛ و
* علم الكونياتقال أوشونيسي: "يمكن للعلماء الآن أن يقيسوا بشكل مستقل مدى سرعة الكون في التمدد من خلال مقارنة المسافة إلى المجرة التي تحتوي على التوهج اللامع للضوء والمسافة المستمدة من مراقبة موجات الجاذبية".
قال الفلكي توني بيرو من CfA: "إن القدرة على دراسة الحدث نفسه مع كل من موجات الجاذبية والضوء هي ثورة حقيقية في علم الفلك". "يمكننا الآن دراسة الكون بمسابير مختلفة تمامًا ، والتي تعلم الأشياء التي لا يمكن أن نعرفها مع واحد فقط أو الآخر".
"بالنسبة لي ، ما جعل هذا الحدث مدهشًا للغاية هو أننا لم نكتشف موجات الجاذبية فحسب ، بل رأينا الضوء عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، الذي شاهده 70 مرصدًا حول العالم" ، قال ديفيد ريتز ، المتحدث العلمي لـ LIGO ، في صحافة اليوم. توجيهات. "هذه هي المرة الأولى التي يقدم لنا فيها الكون ما يعادل الأفلام بالصوت. الفيديو هو علم الفلك الرصدي عبر أطوال موجية مختلفة والصوت هو موجات جاذبية ".
المصادر: مرصد لاس كمبريس ، تليسكوب هابل الفضائي ، معهد روتشستر للتكنولوجيا ، Kilonova.org ، CfA ، إحاطة إعلامية.
بودكاست (صوتي): تنزيل (المدة: 9:12 - 8.4 ميجابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
بودكاست (فيديو): تنزيل (المدة: 9:12 - 74.5 ميغابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
