Нейтронды жұлдыз біріктірілді! • Сергей Попов • «Элементтерде» күннің ғылыми көрінісі • Астрофизика

Нейтронды жұлдыз біріктірілді!

LIGO және VIRGO жобаларының қатысушыларының, сондай-ақ бүкіл әлемде жұмыс істейтін жүздеген бақылаушы астрономдардың бірлескен күш-жігерінің арқасында барлық спектральды ауқымдарда нейтрондық жұлдыздардың біріктіруін алғаш рет плюс – бұл оқиғадан гравитациялық толқындардың тіркелуі мүмкін болды. Хаббл телескобы түсірген фотосурет ол орын алған NGC 4993 галактикасын көрсетеді. Жоғарыдағы және галактиканың орталығында орналасқан макула біріктіруден жарқырайды. Бүйірлік тақта 22 тамыздан 28 тамызға дейін қалай өзгергенін көрсетеді.

Гравитациялық толқындардың өзі осы жылдың 17 тамызында болған, сондықтан GW170817 атауын алды. Алғашында ол VIRGO-ға (құралды LIGO-ның ғылыми байқау сеансына сәтті түрде қосылды), содан кейін екінші бөлікке – американдық детекторларға түсіп кетті. Ұзақ байқалды екі минут дерлік! Бұл тыңдауға тұрарлық!

Ең бастысы, 1,7 секундтан кейін Fermi және INTEGRAL спутниктеріндегі гамма-детекторлар GRB 170817A деп аталатын қысқа гамма-сәулелену жарылысын тіркеді. Қаншалықты тез болды – бұл оқиғалар.

Гравитациялық детекторлар аспандағы шыңдау нүктесін өте дәл анықтай алмайды, тіпті осы жағдайда да,үш детектор жұмыс істеген кезде белгісіздік аймағы шамамен 30 шаршы градусқа дейін (100-ден астам ай дисктері), ал гамма детекторлар координаттарын неғұрлым нақты анықтауы мүмкін. Сондықтан, спектрдің барлық ауқымында жұмыс істейтін бақылаушылармен біріктіру мүмкін болды (сонымен қатар, нейтрино детекторларының деректері талданды, бірақ олар күтілгендей ештеңе көрмеді). Және бұл таңғажайып жаңалықты туғызды – рентгендік және оптикалық, ультракүлгін және инфрақызыл диапазондарда соққылық және оның соңғысы байқалды!

Сол жақта: GW100817 жарылысынан сигналды оқшаулау. Ашық жасыл деректер тек LIGO детекторынан болған жағдайда көзді табу керек болатын аймақты көрсетеді. Қара жасыл – LIGO және VIRGO бірлескен деректерінен алынған осындай белгісіздік ауданы. Көк – Fermi және INTEGRAL гамма-телескоптарын пайдалана отырып, сигналды қабылдаудағы кідіріс көзінің орналасуын бағалау. Қою көк Аймақ Ферми деректерінен алынған. Оң: біріктіру алдында оптикалық суреттер (20 жарым күн, Төменде төмен) және бірігуден кейін (11 сағаттан кейін, жоғарғы жағында). Соққылар бірігуден флэш көрсетілсін.LIGO Scientific Collaboration және т.б., 2017 жылғы бейнесі. Екі жақты нейтрондық жұлдыз бірігуінің көпмәстемелік бақылаулары.

Гравитациялық толқындық сигнал және гамма-сәулелердің жарылуы бір мезгілде дерлік пайда болғандықтан, жоғары дәлдікпен (шамамен 10−15) гравитациялық толқындардың таралу жылдамдығы жарық жылдамдығына тең екендігін айтуға болады (кешіктіру жылдамдықтардың айырмашылығына емес, гамма-сәулелену генерациясының физикасына байланысты екенін ескеріңіз). Бұған қоса, Жалпы салыстырмалық теориясы туралы бірнеше болжамды тексеру үшін бұрынғыға қарағанда жоғары дәлдікпен мүмкін болды.

Гравитациялық толқындық сигналдың болуы біріктірілген объектілердің қашықтығын тікелей анықтауға мүмкіндік береді. Ал оптикалық өлшеулер туралы мәліметтер галактиканың сәйкестендірілуін қамтамасыз етеді, яғни олар қызыл түсіруді анықтауға мүмкіндік береді. Бұл тәуелсіз өлшеулер біз бірге Хаббл тұрақты мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Дегенмен, олар әлі күнге дейін дәл емес – 60-80 (км / с) / Mpc. Бұл дәлдік басқа космологиялық өлшеулерге қарағанда әлдеқайда нашар. Дегенмен, бұл жағдайда Хаббл тұрақтысы мүлдем басқа тәуелсіз әдіспен өлшенеді, сонымен қатар, модельден тәуелсіз (яғни нәтижені алу үшін қосымша теориялық жол берулердің қажеті жоқ).Сондықтан болашақта белгілі бір қызыл ауысыммен галактикаларда гравитациялық-толқындық детекторларды пайдаланатын нейтрондық жұлдыздардың қосылуын бақылау туралы деректер осындай маңызды космологиялық ақпарат көзі болады деп үміттенеміз.

Мәселен NGC 4993 галактикасында 130 миллион жеңіл жыл (40 мегапарсек) қашықтықта екі нейтрондық жұлдыз біріктірілді. Нәтижесінде гравитациялық-толқындар толқыны орын алды және электромагниттік спектрдің әртүрлі ауқымында үлкен көлемде энергия шығарылды.

Негізгі аурудан басқа, астрономдар кейде килограмма деп атайды (кейде макрон деп аталады, Килонованы қараңыз). Бұл сәуле нейтрондық жұлдыздардың қосылуы нәтижесінде синтезделген радиоактивті элементтердің ыдырауымен байланысты. Синтез – бұл r-процесінің нәтижесі, мұнда «r» әрпі жылдам (жылдам) сөзден тұрады. Біріктіруден кейін кеңейтетін зат нейтрондар мен нейтрино ағыны арқылы енеді. Бұл элементтің ядроларын ауыр түрлерге айналдыру үшін қолайлы жағдайлар жасайды. Ядроларды нейтрондарды басып, олар ядро ​​ішіндегі протондарға айналады, нәтижесінде ядро ​​мерзімді кестеде бір ұяшыққа секіреді. Осылайша сіз тек қорғасынға ғана емес, сонымен қатар уран мен торийге «секіріп» аласыз.Заманауи есептеулер көрсеткендей, ауыр элементтердің негізгі бөлігі (массасы 140-тан астам), мысалы, алтын және платина, сверхновациялық жарылыстар процесінде емес, нейтрондық жұлдыздардың қосылуы нәтижесінде синтезделеді.

Осылайша, физика мен астрофизиканың әртүрлі салалары үшін қызықты болатын бір оқиғаның деректерінің үлкен жиынтығы алынды:

1. Нейтронды жұлдыздардың фьюзиясы бар қысқа гамма-сәулелерінің қосылыстары дәлелденді. Жаңа деректер қысқа гамма-сәулелерінің физикасының физика туралы жақсы түсінуіне мүмкіндік береді.
2. ГР-ның бірқатар болжауларын (гравитациялық толқындардың таралу жылдамдығы, Лоренц инварианты, эквиваленттік принцип) тамаша сынақтан өткізуге болады.
3. Нейтронды жұлдыздардың қосылуы кезінде элементтерді синтездеу бойынша ерекше деректер алынды.
4. Хаббл константасының тікелей өлшеулерін алуға болады.

Кейінгі бақылаулар нейтрондық жұлдыздардың массасы мен радиациясының жоғары дәлдігімен (ядролық физика үшін өз құрылымын түсіну үшін маңызды), сондай-ақ, екі нейтрондық жұлдыздың біріктірілуі байқалатын қара қара тесіктердің пайда болуына әкелетін оқиғалардың күтілуін күтеді деп күтеміз. Айтпақшы, сөз жоқбұл оқиға нәтижесінде мүмкін емес (бірақ, ең алдымен, қара дыры пайда болды).

Қорытындылай келе, біз астрономдардың өте бақытты екендігін атап өтеміз. Біріншіден, соққы өте жақын. Екіншіден, гравитациялық толқындардың гамма-сәулеленуімен бірге жүру ықтималдығы өте үлкен емес. Астрономия жалғастырады деп үміттенеміз!

Зерттеуге қатысты материалдармен бірге түпнұсқа мақалаларды LIGO веб-сайтынан табуға болады.

Сурет hubblesite.org.

Сергей Попов


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: