إنه رسمي: موجات الجاذبية أعطتنا تصادم النجوم النيوترونية!

لأول مرة على الإطلاق ، تمكن العلماء في جميع أنحاء العالم من تصوير تصادم بين نجمين نيوترونيين ، على بعد 130 مليون سنة ضوئية. تم تسمية الحدث باسم GW170817.

وكل ذلك بفضل موجة الجاذبية علم الفلك ، الذي حدد الحدث ونبه المراصد إلى مكان البحث. لذا أضف إلى تلك القائمة الأولى أول ملاحظات موجات الجاذبية الضوئية المتزامنة لنفس الحدث.

هل يمكن أن يكون لدينا حفلة؟ لنحتفل.

على محمل الجد ، هذا مذهل. لم نتمكن من قبل من تحديد المكان موجات الجاذبية قادمون من أو يراقبون الحدث الذي تسبب لهم. وهذا هو خامس اكتشاف للجاذبية على الإطلاق.

كانت الاكتشافات الأربعة السابقة ناتجة عن الاصطدامات (أو عمليات الدمج) بين النظام الثنائي الثقوب السوداء ، معا لتشكيل واحدة كبيرة ثقب أسود . كان هناك سببان رئيسيان لعدم قدرتنا على رؤيتهم.

الأول هو أنه حتى وقت سابق من هذا العام ، كان لدينا كاشفان فقط - مقاييس تداخل ليجو في ليفينجستون ، لويزيانا وهانفورد ، واشنطن. هذا يعني أنه لا يمكن تحديد الأحداث الثلاثة الأولى إلا في منطقة واسعة جدًا من السماء.

أدت إضافة كاشف ثالث ، مقياس تداخل برج العذراء في إيطاليا ، إلى تحسين دقة الموقع بعامل يبلغ حوالي 10 ، في الإعلان عنحدث الموجة الثقالية الرابعة منذ بضعة أسابيع فقط.

والثاني هو أن الثقوب السوداء ، بطبيعتها ، غير مرئية. إنهم يمتصون كل الضوء - لا يمكننا أن نستنتج وجودهم إلا بناءً على التغيرات في الفضاء من حولهم. من ناحية أخرى ، فإن النجوم النيوترونية مرئية للغاية ، لذا كان الاصطدام بينها حدثًا متوقعًا بشدة.

لعمل هذه المجموعة الجديدة من الملاحظات ، انضم حوالي 70 مرصدًا أرضيًا وفضائيًا إلى LIGO و Virgo في فحص منطقة صغيرة من السماء في كوكبة Hydra ، بجوار المجرة العدسية NGC 4993.

انطلق الكاشف الأول في 17 أغسطس في تمام الساعة 8.41 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة.

بعد ذلك ، بعد حوالي 1.7 ثانية ، قام مرصدان فضائيان ، وهما تلسكوب فيرمي لأشعة غاما الفضائي التابع لناسا ومختبر الفيزياء الفلكية لأشعة غاما التابع لوكالة الفضاء الأوروبية ، بالتسجيل بشكل مكثف انفجار أشعة جاما - الأحداث الأكثر إشراقًا وحيوية في الكون - من نفس منطقة السماء.

كانت 'الزقزقة' مختلفة أيضًا. هذه هي الموجات التي تم تحويلها إلى بيانات صوتية ، وبالنسبة لتصادمات الثقوب السوداء فهي كذلك آخر كسور من الثانية . في GW170817 ، تم إنشاء ملف استمرت الزقزقة حوالي 100 ثانية .

لم تكن مصادفة ، وقام علماء الفلك حول العالم باندفاع جنوني لتوجيه تلسكوباتهم نحو هيدرا.

وقال ديفيد شوميكر ، المتحدث باسم ليجو: 'بدا لنا على الفور أن المصدر من المحتمل أن يكون نجومًا نيوترونية ، المصدر الآخر المرغوب الذي كنا نأمل أن نراه - ووعد بالعالم الذي سنراه'.

النجوم النيوترونية هي أحد الأشياء التي يمكن أن تحدث في نهاية دورة حياة نجم فائق الكتلة.

ينهار اللب ، ويضغط البروتونات والإلكترونات في النيوترونات و النيوترينوات . تهرب النيوترينوات ، لكن النيوترونات مكتظة بشكل لا يصدق في قلب يتراوح قطره بين 10 و 20 كيلومترًا (6-12 ميلًا).

إذا كان هذا اللب أقل من حوالي ثلاث كتل نجمية ، فإن ضغط هذه الكثافة يدعم النجم النيوتروني . إذا كان اللب أكبر ، فإنه ينهار في ثقب أسود.

كان النجمان النيوترونيان المتورطان في GW170817 ما بين 1.1 و 1.6 كتلة نجمية ، وكانا يدوران حول بعضهما البعض في دوامة متقلصة من مسافة حوالي 300 كيلومتر ، مما يؤدي إلى تشوه الزمكان حولهما أثناء جمعهما للسرعة ، وإرسال تموجات عبر الكون.

بالنسبة للمسافة التي نرصدها منها ، كان الاصطدام النهائي شديد السطوع ، وأطلق 'كرة نارية' شديدة من أشعة جاما. يمكنك رؤيتها في الفيديو أدناه. شاهد هذا. النقطة المضيئة الكبيرة في المركز هي المجرة NGC 4993. يمكنك رؤية GW170817 أعلى وإلى اليسار مباشرة.

أليس هذا أمرًا لا يصدق على الإطلاق؟ هذا تصادم بين نجمين نيوترونيين ليس أكبر بكثير من الشمس ، على بعد 130 مليون سنة ضوئية ، وأنت تراه بأم عينيك.

لكنه يحصل على أفضل. تذكر أننا ذكرنا انفجار أشعة جاما؟

'إلى عن على عقود قالت جولي ماكنري ، عالمة مشروع فيرمي ، من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، لقد اشتبهنا في أن انفجارات أشعة غاما القصيرة كانت مدفوعة بعمليات اندماج النجوم النيوترونية.

الآن ، مع البيانات المذهلة من LIGO و Virgo لهذا الحدث ، لدينا الإجابة. تخبرنا موجات الجاذبية أن الأجسام المندمجة بها كتل تتفق مع النجوم النيوترونية ، ويخبرنا وميض أشعة غاما أنه من غير المحتمل أن تكون الأجسام ثقوبًا سوداء ، حيث لا يُتوقع أن ينتج عن تصادم الثقوب السوداء ضوء.

وقد أثبتوا أيضًا ، مرة أخرى ، أن أينشتاين كان على حق.

قال أندرو ميلاتوس من جامعة ملبورن: 'لقد أظهر أن سرعة موجات الجاذبية هي نفسها سرعة الضوء إلى بضعة أجزاء فقط في 10000 تريليون - مما يؤكد صحة التنبؤ المركزي لآينشتاين الذي يعود تاريخه إلى عام 1915'.

في الأسابيع والأشهر المقبلة ، ستستمر المراصد في رصد الاصطدام لمعرفة المزيد عن كيلونوفا. يحدث هذا عندما تستمر المادة المتبقية من الاصطدام ، والتي لا تزال تتوهج بشكل ساطع ، في الانطلاق في الفضاء.

كما ستقوم المراصد والمؤسسات في جميع أنحاء العالم بإصدار أوراق حول هذا الحدث. هناك الكثير من الجوانب التي يجب استكشافها.

من إبلاغ النماذج التفصيلية للأعمال الداخلية للنجوم النيوترونية والانبعاثات التي تنتجها ، إلى الفيزياء الأساسية مثل النسبية العامة قال شوميكر إن هذا الحدث غني جدًا.

'إنها هدية ستستمر في العطاء'.

اكتشف المزيد في فيديو Veritasium أدناه:

تم نشر نتائج LIGO-Virgo في المجلة رسائل المراجعة البدنية .