يظهر التوضيح أن اثنين من النجوم النيوترونية اصطدمت مع بعضها البعض. 16 أغسطس 2017، أعلن علماء الفلك اكتشاف أول من موجات الجاذبية التي تولدها النجوم النيوترونية الاصطدام.

التوضيح: ROBIN DIENEL، COURTESY THE CARNEGIE المؤسسة FOR SCIENCE

الكاتب: نادية دريك

منذ حوالي 13 مليون سنة، وهما نجمة الموت اصطدام عنيف، وإنتاج سلسلة من الأحداث. وعلى مدى الشهرين الماضيين، هذه الأحداث تمكن الفلكيين على الأرض مجنون تقريبا.

وفي مؤتمر صحفي عقده الليلة الماضية في عدة قارات، أعلن العلماء في الكشف الأول من موجات الجاذبية التي تنتجها اصطدام اثنين من النجوم النيوترونية.

في عام 1916، ألبرت أينشتاين أول من اقترح مفهوم موجات الجاذبية. وهو ناتج عن الأحداث الكونية العنيفة المتطرفة أو تشويه الزمكان التشويه. حتى الآن، كل قد ثبت للكشف عن جميع ما يتصل بها لدمج اثنين من الثقوب السوداء تتصادم، ولم يكشف عن إشارة مرئية.

ومع ذلك، فإن هذا الحادث الأخير، يستخدم فريق البحث جهاز حوالي 100 إلى حوالي 70 مرصد لتتبع موجات متعددة، ولاحظ هذه الكارثة، لأول مرة تسمح للعلماء للتحقق من مصدر هذه الموجات الجاذبية بعناية.

جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا وقال اندي هويل: "نحن نرى ان الجنس البشري ظاهرة جديدة ينظر أبدا رائعة جدا، وربما لا يمكن استنساخها في حياتنا .."

الثقوب السوداء تصطدم مع تصادم مختلفة من النجوم النيوترونية يمكن أن تنتج المشعة الخردة المعدنية، يمكن ملاحظتها من خلال التلسكوب، ولكن الافتراض هو أن تعرف متى وفي أي اتجاه للبحث.

"نحن يمكن أن يشعر اندماج اثنين من النجوم النيوترونية لأن ترتعش الكون، لذلك نحن نعرف أن ننظر فيها، وهذه النقطة حيث التلسكوب". وقال هويل. فريقه مع العديد من الفرق الأخرى، تتبع معا اثنين من النجوم النيوترونية تنتج إشارة موجة الجاذبية.

تموجات في الزمكان

التي اقترحها أينشتاين، وأكدت في عام 2016، وموجات الجاذبية، وفي نهاية المطاف من قبل اصطدام النجوم النيوترونية وتنصهر لمراقب بشري. النيوترون نجمة، وبعد وفاة ناسفة من النجوم الضخمة والنجوم فائقة كثيفة تركت وراءها بقايا.

اثنين من النجوم النيوترونية تدور حول بعضها البعض، واقتربوا هي الغزل أسرع. في النهاية، انهم قادمون معا. دوران الطاقة الناتجة عن الاندماج، في شكل موجات الجاذبية نشر الخارج.

طاقة هائلة

هي الانصهار النجم النيوتروني المرجح أن تشكل ثقب أسود، ولكن قد يكون هناك شكل غير طبيعي كتلة كبيرة من النجوم النيوترونية. في أي حال، جودة السماوية للشكل النهائي وقد يكون أصغر من بعض من نوعية اثنين من النجوم النيوترونية. ويقدر أن ما يعادل نحو 25 كتلة مشتري تحويلها إلى موجات الجاذبية. ينتج التصادم أيضا ما يعادل 50 كتلة المشتري من العناصر الثقيلة مثل الذهب والفضة.

وأخيرا، للمشاركة في الكشف عن موجة الجاذبية، وشملت الطب الشرعي في الموظفين الفيزياء الفلكية من حوالي 3500. المشاريع الكبرى اليوم في 40 ورقة نشرت في "العلوم" "استعراض للحروف البدنية" والمجلات العلمية الأخرى.

معا، هؤلاء العلماء الملاحظات مساعدة التحقق من صحة بعض الفيزياء النظرية منذ فترة طويلة لحل أصل الكون في الذهب وغيرها من المعادن الثقيلة، وكان من هذه المجالات الجديدة لعلم الفلك موجة الجاذبية، يمكن أن مثل هذا الاكتشاف أصبح ممكنا.

"هذه هي المرة الأولى التي سمعت من وفاة تناوب اثنين من النجوم النيوترونية، وقد رأينا عندما يتم اطلاق سراحهم من التكامل النهائي من الألعاب النارية." مراجعة فيكي جامعة نورث وسترن Kalogera القضية في مؤتمر صحفي في واشنطن، DC.

الوقت لاستكشاف

في الواقع، لأول مرة، وجدنا جود غير المباشر للموجات الجاذبية في عام 1974. ومع ذلك، على مدى عقود، وقد أثبتت هذه الموجات بعيد المنال لأن كمية تشويه الزمان والمكان على الأرض هو صغير جدا، وحجم ما يعادل جزء صغير من قطر النواة.

من أجل إدراك الكون في هذا صغيرة، وتقلبات الفقيرة، أنشأ الباحثون LIGO (LIGO). عندما الأرض موجات الجاذبية الاندفاع، تم قياس للكشف عن اثنين من مرصد يمكن أن تتغير في المسافة بين أزواج من المرايا مع الليزر. اليوم، والمرصد الأوروبي العذراء (العذراء) كشف الثالثة الآن أيضا العمل على نفس المبدأ.

هذه الخريطة للسماء حتى الآن وأكدت واقع موجات الجاذبية، فضلا عن الكشف عن موجة الجاذبية المقبل. أظهرت المشارب الزمكان الناجمة عن التقلبات في كل حدث، ويشير الرقم إلى تاريخ الكشف، على سبيل المثال، فإن الأحداث الأخيرة GW170817، في 17 أغسطس 2017 الكشف.

التوضيح: LIGO / VIRGO / ناسا / LEO SINGER / AXEL MELLINGER

في أوائل عام 2016، أعلن علماء LIGO اكتشاف كبير: هم أدوات حساسة للغاية للكشف عن موجات الجاذبية في نهاية المطاف. ومنذ ذلك الحين، أكدت LIGO ثلاث مرات الحدث موجة الجاذبية، هو واحد الناجمة عن اندماج الثقوب السوداء. ثلاثة كبير علماء فريق أيضا حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2017.

ومع ذلك، هذا العام 17 أغسطس الصباح، وسجلت أجهزة الكشف عن LIGO الوضع الجديد. جعل بعض المرايا من موجات الجاذبية من العرض ضيق، يبدو أن مصدره ليس الثقب الأسود، ولكن التكامل بين نجمة الموت.

تسبب LIGO الجاذبية إشارة موجة كاشف الرجفان بعد ثانيتين، ناسا فيرمي أشعة غاما تلسكوب الفضاء لالتقاط نفس من يوم واحد يأتي مجال أشعة جاما. هذا الشعاع من أشعة جاما واستمر أقل من ثانيتين، فإنه يبدو أن تنفجر أشعة غاما قصيرة الأجل، ويعتقد أن يتم إنشاء مثل هذا الحدث من قبل اصطدام النجوم النيوترونية.

هل هي مصادفة؟ فريق LIGO-العذراء لا اعتقد ذلك. فريق ارسلت على الفور رسالة إلى زملائه علم الفلك والمراقبين وقال، إن التحرك بسرعة، لأنها قد كشف عن الحطام الناتجة عن اصطدام النجوم النيوترونية، ولأول مرة لرؤية المتابعة بعد ولادة موجات الجاذبية.

أثارت هذه الرسالة على الملاحظة المتابعة العالمية من فرق متعددة، ولكن جميع الفرق على أمل أن تساعد على وضع الصورة كاملة من هذه قطعة من اللغز كلمتا. ولكن أولا، والأكثر أهمية هو أن الفريق يحتاج إلى معرفة معداتهم مكلفة يشير.

ترقص مع نجمة الموت

واسمحوا لنا أن نعرف ما بعد الدكتوراه جامعة كيلباتريك تشارلي كاليفورنيا في سانتا كروز. بعد موجات الجاذبية وأشعة غاما تظهر، كيلباتريك وزملاؤه بسرعة نوعا نفس قطعة من السماء من عدد كبير من المجرات، في محاولة لمعرفة مصدر إشارة جديدة.

اتصلوا أولا في تشيلي صغيرة والتلسكوبات متواضعة، مثل تشيلي بعد حلول الظلام، وبدأوا يخططون لنقطة التلسكوب كل مجرة، وتبحث عن النشاط إشارة. ولكن لديهم على عجل: سماء التي لا يمكن إلا أن يلاحظ اثنتي عشرة ساعة، وسوف تغرق تحت الأفق.

تبقى هابل قبل الكشف عن موجة الجاذبية اتخذت أربعة أشهر، وتبين أن المجرات الإهليلجية NGC 4993، وصورة (خفض) حكمة بوينس Wopu تلسكوب في أغسطس كشفت أن المجرة مظهر الضوء.

مجاملة: هابل / مؤسسة العلوم التلسكوبية (أ) وصورة عن طريق 1M2H TEAM / UC SANTA CRUZ وCARNEGIE مراصد / RYAN FOLEY (خفض)

بعد بدا LIGO-العذراء إنذار 10 ساعة، والمراقبة كيلباتريك من خمسة المجرات، كانت هناك نقطة مضيئة لم يسبق له مثيل من قبل. هذا العرض إشارة جذابة للغاية، وقوع حدث كبير. بعث الفريق برقية للآخرين، لإبلاغ الطرح. 42 دقيقة، 5 فرق أخرى (بما في ذلك فريق هويل) تهدف أيضا المجرة.

"لمثل هذا الشيء الكبير. رد فعل بطيئة بعض الشيء"، وقال كيلباتريك.

خلال الأيام القليلة المقبلة، بدأ عدد كبير مرصد للانضمام. في غضون أسابيع، المجرة الإهليلجية NGC 4993 موجة الجاذبية مصدر الحافة، وأصبح أكثر تحدث عن في السماء قليلا.

في التصحيح من الأيام الحقلية، وقد تناوب اثنين من النجوم النيوترونية مع بعضها البعض لفترة طويلة. أنها الخانقة الرقص، وسوف ينتهي في الموت العنيف. بعد ملايين السنين من الرقص، وفاتهم هو ذلك يحدث شرسة، وحتى الفضاء لمرة والتشويه والتحريف، يتم نشر موجة الجاذبية إلى الكون مع سرعة الضوء، وفي نهاية المطاف إرسالها النعي على كوكبنا.

نظرية الانفجار الكبير

بفضل عمل الكشف السريع والعلماء قادرون على دراسة الطيف الكهرومغناطيسي (بما في ذلك موجات الراديو وأشعة جاما) تفشي المرض في.

هذا التكامل هو الآن أيضا حل النزاع أصل العناصر الثقيلة في الجدول الدوري، مثل الذهب والبلاتين والمعادن النفيسة الأخرى، فضلا عن العلماء تستخدم لتصنيع LIGO ليزر النيوديميوم.

اثنين من النجوم النيوترونية الدورية تموجات الزمكان إنشاؤها عند دمج.

التوضيح: NSF / LIGO / SONOMA STATE UNIVERSITY / A SIMONNET.

ويعتقد العلماء منذ فترة طويلة هذه المعادن هي أساسا انفجار نجم كبير خارج وقت الانفجار الموت (سوبر نوفا). ومع ذلك، فقد أظهرت الدراسات الحديثة أن هذا النوع من السوبرنوفا إخراجه من المعدن، وهكذا لا يمكن أن يفسر الكثير مما نراه.

وتحتاج هذه العناصر لإنتاج الكثير من النيوترونات، كما تكهن الناس، يتم إنشاء مثل هذا العدد الكبير من المعادن الثقيلة عند النجوم النيوترونية المسيل للدموع.

من خلال دراسة النجوم النيوترونية تصطدم في الأشعة تحت الحمراء، قرر فريق البحث تحت الانقاض انفجار يحتوي على ما يعادل 10000 على الأقل المعادن الثمينة الأرض، كافية لتفسير الكون المرصود، وعدد من المعادن الثقيلة.

جامعة كاليفورنيا، وقال سانتا كروز إنريكو راميريز-رويس "مثل هذه الأحداث يمكن تفسير حقيقة أن كل الذهب في الكون اليوم، وهناك كل العناصر الثقيلة". حول هذه الملاحظة، وقال انه يعتقد ان "مستوى وكمية البيانات مؤثرة جدا، جميلة جدا."

ومع ذلك، مثل هذه الحوادث لا يزال يجلب الكثير من الأسئلة. على سبيل المثال، بالضبط ما من شأنه أن يولد بعد اثنين من النجوم النيوترونية تصطدم. نحن نعلم فقط أن نوعية بعد بقايا الاصطدام يعادل 2.6 أشعة الشمس.

فريال أوزيل من جامعة ولاية اريزونا التي، نظرا لنوعية وآلية تشكيل النجم النيوتروني، ومن المرجح أن تؤدي في نهاية المطاف إلى ثقب أسود. واقترح آخرون نتيجة غير المحتمل، مثل تشكيل مهووس، سوبر الثقيلة النجوم النيوترونية. ومع ذلك، فإن الفهم الحالي للخصائص الفيزيائية للعلماء النجم النيوتروني، مثل النجوم النيوترونية تقسيم مفتوحة.

أكثر الأشياء غريبة

أيا كانت النتيجة، بعد تحطم كبير من المخلفات، فإنه يثير تساؤلات حول معظم الكائنات المدمجة الكون.

وقال آلان معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وينشتاين "لا أحد من أي وقت مضى وقد لاحظ ما يعادل 2-5 الجماهير الشمسية من النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء." أعضاء الفريق LIGO.

علماء الفلك باستخدام تلسكوب ماجلان في شيلي وSwope، سجل انفجار النجم النيوتروني: الضوء المرئي، والظهور المفاجئ لبقعة مشرقة، ثم خافت. بعد ما يقرب من 7 أيام، في الأطوال الموجية المرئية، كنا قادر على الكشف عن أبرز فنغيون.

مجاملة: 1M2H TEAM / UC SANTA CRUZ وCARNEGIE مراصد / RYAN FOLEY

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الانفجار وبعدها قام وليس كما توقع الناس. وقال معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا المنسي Kasliwal انفجار أشعة غاما هو أضعف نسبيا من أحداث مماثلة سابقة أن تكون ضعيفة الكثير. أيضا، بعد اندلاع أشعة جاما، أشعة X وموجات الراديو وصوله وقت كشف أيضا في وقت متأخر.

داريل جامعة هاغارد ماكجيل في كندا يعتقد أن هذا قد يعني أن انفجار تيار عالية السرعة من الإشعاع لا تتماشى مباشرة مع الأرض، ولكن قليلا قبالة. تستخدم فريقه لاحظ شاندرا للأشعة السينية مرصد النجوم النيوترونية الانصهار.

بدلا من ذلك، فإنه قد يعني أيضا وقع الحدث أكثر تعقيدا. Kasliwal ذلك، مجموعة من الطاقة العالية حطام انفجار أعاقت بعض طائرة (مثل الأشعة السينية والموجات الراديوية) أنتجت في البداية. ويأمل العلماء أنه في فترة طويلة لاحقة من الزمن يمكن أن تكون موجات الراديو الملاحظة، يمكن أن تساعد في حل هذه المسألة.

"على الرغم من الراديو وصل في وقت متأخر جدا، ولكن عليهم أيضا أن يترك على أبعد تقدير، ولكن أيضا يأتي مع هدية!" ساخرا معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا جريج هالينان.

ومع ذلك، المزيد من الملاحظات يجب أن تنتظر، لأن موقع المجرة هو الآن قريب جدا من الشمس، وبعض التلسكوبات يصل سيكون خطيرا جدا. عندما بعيدا قليلا عن الشمس مشرقة، والتلسكوب تستهدف العديد من أطلال بعد انهيار كبير مرة أخرى.

وفي الوقت نفسه، لا شك في أن علماء الفلك احتفال الأولى ملاحظاتهم إلى الكثير من التفاصيل.

"هذا الشيء هو 13 بليون سنة مضت انفجار. إذا أنها لاحق انفجار الشهر، ونحن ببساطة لا نرى يتم تبديل العديد من أجهزة الكشف عن الخروج، ولكنها ستكون أيضا الاختباء وراء الشمس".

(المترجم: mikegao)