Obserwacje radiowe potwierdzają superszybki strumień materiału z połączenia gwiazdy neutronowej

Oto najnowsze tajemnicze obserwacje z naszego Układu Słonecznego! (Lipiec 2019).

Anonim

Precyzyjny pomiar za pomocą szerokiej kolekcji radioteleskopów National Science Foundation (NSF) ujawnił, że wąski strumień cząstek poruszających się z prędkością bliską prędkości światła wybuchł w przestrzeni międzygwiezdnej, gdy para neutronowych gwiazd połączyła się w galaktyce 130 milionów światła -letnia z Ziemi. Fuzja, która miała miejsce w sierpniu 2017 roku, spowodowała fale grawitacyjne falujące w przestrzeni kosmicznej. Było to pierwsze zdarzenie, jakie kiedykolwiek wykryto zarówno falami grawitacyjnymi, jak i falami elektromagnetycznymi, w tym promieniami gamma, promieniami X, światłem widzialnym i falami radiowymi.

Następstwa połączenia, nazwane GW170817, obserwowano przez orbitujące i naziemne teleskopy na całym świecie. Naukowcy obserwowali, jak charakterystyki otrzymanych fal zmieniają się z czasem i wykorzystują zmiany jako wskazówki do ujawnienia natury zjawisk, które nastąpiły po fuzji.

Jedno pytanie, które się wyróżniało, nawet kilka miesięcy po fuzji, dotyczyło tego, czy wydarzenie wytworzyło wąski, szybko poruszający się strumień materiału, który trafił do przestrzeni międzygwiezdnej. To było ważne, ponieważ takie dżety są wymagane do wytworzenia typu rozbłysków gamma, które według teoretyków powinno być spowodowane połączeniem par gwiazd neutronowych.

Odpowiedź pojawiła się, gdy astronomowie użyli kombinacji Bardzo Długiej Linii Podstawowej NSF (VLBA), Bardzo Dużej Tablicy (VLA) Karla G. Jansky'ego i Teleskopu Zielonego Banku Roberta C. Byrda (GBT) i odkryli, że region radiowy emisja z połączenia przesunęła się, a ruch był tak szybki, że tylko dżet mógł wytłumaczyć jego prędkość.

"Mierzyliśmy pozorny ruch, który jest cztery razy szybszy od światła, ta iluzja, nazywana nadświetlnym ruchem, powstaje, gdy strumień jest skierowany niemal w kierunku Ziemi, a materiał w strumieniu porusza się blisko prędkości światła" - powiedział Kunal Mooley, National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Caltech.

Astronomowie zaobserwowali obiekt 75 dni po fuzji, a następnie ponownie 230 dni później.

"Bazując na naszych analizach, ten odrzutowiec najprawdopodobniej jest bardzo wąski, ma co najwyżej 5 stopni szerokości i był skierowany tylko 20 stopni od kierunku Ziemi" - powiedział Adam Deller z Uniwersytetu Technicznego w Swinburne i wcześniej z NRAO. "Ale żeby dopasować nasze obserwacje, materiał w strumieniu także musi być wystrzeliwany na zewnątrz z ponad 97 procentami prędkości światła." on dodał.

Pojawił się scenariusz, że początkowe połączenie dwóch supergwiazdowych gwiazd neutronowych spowodowało wybuch, który wypychał kulistą skorupę śmieci na zewnątrz. Gwiazdy neutronowe zapadły się w czarną dziurę, której potężna grawitacja zaczęła przyciągać do niej materiał. Materiał ten tworzył szybko wirujący dysk, który generował parę dysz przesuwających się na zewnątrz od jego biegunów.

W miarę rozwoju wydarzeń powstało pytanie, czy strumienie wyskoczą ze skorupy gruzu z pierwotnej eksplozji. Dane z obserwacji wskazują, że odrzutowiec wchodził w interakcję z gruzem, tworząc szeroki "kokon" materiału rozszerzającego się na zewnątrz. Taki kokon rozwijałby się wolniej niż dżet.

"Nasza interpretacja jest taka, że ​​kokon zdominował emisję radiową do około 60 dni po fuzji, a w późniejszych czasach emisja była zdominowana przez strumienie" - powiedział Ore Gottlieb z Uniwersytetu w Tel Awiwie, czołowy teoretyk zajmujący się badaniem.

"Mieliśmy szczęście, że mogliśmy obserwować to wydarzenie, ponieważ gdyby odrzutowiec został skierowany znacznie dalej od Ziemi, emisja radiowa byłaby zbyt słaba, byśmy mogli je wykryć" - powiedział Gregg Hallinan z Caltech.

Wykrywanie szybko poruszającego się strumienia w GW170817 znacznie wzmacnia połączenie między połączeniami gwiazd neutronowych i krótkotrwałymi rozbłyskami gamma, naukowcy powiedzieli. Dodali, że strumienie muszą być skierowane stosunkowo blisko Ziemi, aby wykryć rozbłysk gamma.

"Nasze badanie pokazuje, że łączenie obserwacji z VLBA, VLA i GBT jest potężnym sposobem badania dżetów i fizyki związanych z falami grawitacyjnymi" - powiedział Mooley.

"Wydarzenie fuzji było ważne z wielu powodów i nadal zaskakuje astronomów z większą ilością informacji" - powiedział Joe Pesce, dyrektor programowy NSF w NRAO. "Strumienie są enigmatycznymi zjawiskami obserwowanymi w wielu środowiskach, a teraz te znakomite obserwacje w części radiowej widma elektromagnetycznego zapewniają im fascynujący wgląd, pomagając nam zrozumieć, jak działają."

Mooley i jego współpracownicy zgłosili swoje odkrycia w internetowej wersji czasopisma Nature z 5 września.

menu
menu