ESO/L. Calçada/M. Kornmesser Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern auf der ganzen Welt gelungen, eine Kollision zweier Neutronensterne in einer Entfernung von 130 Millionen Lichtjahren zu fotografieren. Die Veranstaltung trägt den Namen GW170817.
Und das ist alles zu verdanken Gravitationswelle Astronomie, die das Ereignis identifizierte und Observatorien darauf aufmerksam machte, wo sie suchen sollten. Fügen Sie dieser Liste der Ersten also die ersten gleichzeitigen optischen und Gravitationswellenbeobachtungen desselben Ereignisses hinzu.
Können wir eine Party feiern? Lass uns feiern.
Aber im Ernst, das ist erstaunlich. Nie zuvor konnten wir genau bestimmen, wo Gravitationswellen herkommen, oder beobachten Sie das Ereignis, das sie verursacht hat. Und es ist erst der fünfte Gravitationsnachweis überhaupt.
Die vorherigen vier Erkennungen erfolgten durch Kollisionen (oder Fusionen) zwischen Binärdateien Schwarze Löcher , die sich zu einem großen Ganzen zusammenfügen schwarzes Loch . Es gab zwei Hauptgründe, warum wir sie nicht sehen konnten.
Das erste war, dass wir bis Anfang dieses Jahres nur zwei Detektoren hatten – die Interferometer von LIGO in Livingston, Louisiana und Hanford, Washington. Dies bedeutete, dass die ersten drei Ereignisse nur in einem sehr weiten Bereich des Himmels lokalisiert werden konnten.
Die Hinzufügung eines dritten Detektors, des Virgo-Interferometers in Italien, verbesserte die Standortgenauigkeit um etwa den Faktor 10, heißt es in der Ankündigung des Vor wenigen Wochen kam es zum vierten Gravitationswellenereignis .
Das zweite war, dass Schwarze Löcher von Natur aus unsichtbar sind. Sie absorbieren jegliches Licht – wir können ihre Existenz nur aufgrund von Veränderungen im Raum um sie herum schließen. Neutronensterne hingegen sind sehr gut sichtbar, sodass eine Kollision zwischen ihnen ein mit Spannung erwartetes Ereignis war.
Um diese neue Reihe von Beobachtungen durchzuführen, untersuchten rund 70 boden- und weltraumgestützte Observatorien gemeinsam mit LIGO und Virgo einen kleinen Himmelsbereich im Sternbild Hydra, direkt neben der Linsengalaxie NGC 4993.
Der erste Detektor ging am 17. August um 8.41 Uhr EDT los.
Dann, etwa 1,7 Sekunden später, empfingen zwei weltraumgestützte Observatorien, das Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA und das INTERNATIONALE Gammastrahlen-Astrophysiklabor der ESA, ein intensives Signal Gammastrahlenausbruch – die hellsten und energiereichsten Ereignisse im Universum – aus derselben Himmelsregion.
Auch das „Gezwitscher“ war anders. Dies sind die Wellen, die in Audiodaten umgewandelt werden, und bei Kollisionen von Schwarzen Löchern sind sie es dauern nur Sekundenbruchteile . In GW170817 ist die Das Zwitschern dauerte etwa 100 Sekunden .
Es war kein Zufall, und Astronomen auf der ganzen Welt machten einen wilden Ansturm, um ihre Teleskope auf Hydra zu richten.
„Es schien uns sofort, dass es sich bei der Quelle wahrscheinlich um Neutronensterne handelte, die andere begehrte Quelle, die wir zu sehen hofften – und die vielversprechende Welt, die wir sehen würden“, sagte LIGO-Sprecher David Shoemaker.
Neutronensterne gehören zu den Dingen, die am Ende des Lebenszyklus eines supermassereichen Sterns passieren können.
Der Kern kollabiert und drückt die Protonen und Elektronen in Neutronen zusammen Neutrinos . Die Neutrinos entkommen, aber die Neutronen sind unglaublich dicht in einem Kern mit einem Durchmesser von nur 10 bis 20 Kilometern gepackt.
Wenn dieser Kern weniger als etwa drei Sternmassen hat, unterstützt der Druck dieser Dichte die Neutronenstern . Wenn der Kern größer ist, kollabiert er zu einem Schwarzen Loch.
Die beiden an GW170817 beteiligten Neutronensterne hatten eine Sternmasse zwischen etwa 1,1 und 1,6 und umkreisten einander in einer schrumpfenden Spirale aus einer Entfernung von etwa 300 Kilometern, wobei sie mit zunehmender Geschwindigkeit die Raumzeit um sie herum verzerrten und Wellen durch das Universum sandten.
Für die Entfernung, aus der wir sie beobachten, war die letzte Kollision extrem hell und strahlte einen intensiven „Feuerball“ aus Gammastrahlen aus. Sie können es im Video unten sehen. Schau dir das an. Der große helle Fleck in der Mitte ist die Galaxie NGC 4993. Direkt darüber und links ist GW170817 zu sehen.
Ist das nicht absolut unglaublich? Das ist eine Kollision zwischen zwei Neutronensternen, die nicht viel größer als die Sonne sind, 130 Millionen Lichtjahre entfernt, und Sie sehen es mit Ihren eigenen Augen.
Aber es kommt noch besser. Erinnern Sie sich, dass wir einen Gammastrahlenausbruch erwähnt haben?
'Für Jahrzehnte „Wir haben vermutet, dass kurze Gammastrahlenausbrüche durch Neutronensternverschmelzungen verursacht wurden“, sagte Julie McEnery, Wissenschaftlerin am Fermi-Projekt vom Goddard Space Flight Center der NASA.
„Jetzt, mit den unglaublichen Daten von LIGO und Virgo für dieses Ereignis, haben wir die Antwort.“ „Die Gravitationswellen sagen uns, dass die verschmelzenden Objekte Massen hatten, die denen von Neutronensternen entsprechen, und der Gammastrahlenblitz sagt uns, dass es sich bei den Objekten wahrscheinlich nicht um Schwarze Löcher handelt, da bei einer Kollision von Schwarzen Löchern nicht damit zu rechnen ist, dass sie Licht abgeben.“
Und sie haben Einstein auch wieder einmal Recht gegeben.
„Es … zeigte, dass die Geschwindigkeit von Gravitationswellen nur auf wenige Teile von 10.000 Billionen mit der des Lichts übereinstimmt – was eine zentrale Vorhersage Einsteins aus dem Jahr 1915 bestätigt“, sagte Andrew Melatos von der University of Melbourne.
In den kommenden Wochen und Monaten werden Observatorien weiterhin Beobachtungen der Kollision durchführen, um mehr über die Kilonova herauszufinden. Dabei wird das von der Kollision übriggebliebene Material, das immer noch hell leuchtet, weiterhin in den Weltraum geblasen.
Observatorien und Institutionen auf der ganzen Welt werden ebenfalls Artikel zu dieser Veranstaltung veröffentlichen. Es gibt einfach so viele Aspekte, die es zu erkunden gilt.
„Von der Erstellung detaillierter Modelle des Innenlebens von Neutronensternen und der von ihnen erzeugten Emissionen bis hin zu grundlegenderen physikalischen Aspekten wie z. B generelle Relativität „Diese Veranstaltung ist einfach so reichhaltig“, sagte Shoemaker.
„Es ist ein Geschenk, das man immer weitergeben wird.“
Erfahren Sie mehr im folgenden Veritasium-Video:
Die LIGO-Virgo-Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Briefe zur körperlichen Untersuchung .