2017.gada 17.augustā LIGO un Virgo gravitācijas viļņu observatorija uztvēra gravitācijas viļņus. GW170817 bija jau piektā reize, kad tiek konstatēts šis fenomens. Iespējams, ka tas arī būtu tikai kārtējais reģistrētais gadījums, ja vien divas sekundes vēlāk NASA Fermi gamma staru teleskops un Eiropas Kosmosa aģentūras (EKA) INTEGRAL teleskops nebūtu uztvēruši īsu gamma staru uzliesmojumu no šī paša reģiona. Pirmo reizi astronomisko novērojumu vēsturē ir izdevies reģistrēt notikumu gan elektromagnētiskajā diapazonā, gan arī gravitācijas viļņus.

Debesu apgabals dienvidu puslodē, kuru noteica, balstoties uz LIGO-Virgo datiem, bija liels. Tā platība (35 kvadrātgrādi) bija līdzvērtīga vairākiem simtiem pilna Mēness diskiem. Tur bija miljoniem zvaigžņu. Naktij iestājoties, vairāki teleskopi Čīlē lūkojās debesīs un meklēja jaunus gaismas avotus. Paranālas observatorijā tika izmantoti VISTA un VLT teleskopi, Lasiljas observatorijā - Itālijas REM, Laskumbres observatorijā - LCO 0.4 metru teleskops un citi. Pirmā jauno starojuma avotu pamanīja Swope 1 metru lielā teleskopa komanda. Tas atradās ļoti tuvu lēcveida galaktikai NGC 4993. Gandrīz vienlaicīgi ar Swope infrasarkano staru diapazonā šo objektu Hidras zvaigznājā reģistrēja arī VISTA. Kad tumsa iestājās jau citā zemeslodes pusē, novērojumiem pievienojās Pan-STARRS un Subaru teleskopi.

Skatīties video
Zinātnieki pirmo reizi tieši novērojuši gravitācijas viļņus

Video: NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab

«Tas ir ārkārtīgi rets mirklis, kad zinātnieks kļūst liecinieks jaunas ēras sākumam,» teica Elēna Piana no Itālijas Nacionālā astrofizikas institūta. «Šis ir tas brīdis!»

Šis ir bijis viens no apjomīgākajiem starptautiskajiem novērojumiem, kurā piedalījās dažādu institūciju zinātnieki, veicot novērojumus vairākas nedēļas pēc pirmreizējās notikuma atklāšanas. Tajā iesaistījās gan VLT, gan NTT, gan MGP/ESO 2,2 metru teleskopa komanda, kā arī ALMA un citi instrumenti, lai iegūtu pēc iespējas plašāku datu klāstu dažādos viļņu garumos. Kopumā projektā tika iesaistītas vairāk nekā 70 observatorijas, ieskaitot Habla teleskopu.

Iegūtie dati liecina, ka GW170817 atrodas aptuveni 130 miljonu gaismas gadu attālumā, aptuveni tikpat tālu cik NGC 4993. Šis ir ne tikai tuvākais reģistrētais gravitācijas viļņu notikums, bet arī viens no tuvākajiem gamma staru uzliesmojuma avotiem.

Tas, ka saplūšana notika tik tuvu, ļāva uztvert gravitācijas viļņus.

Tā kā enerģētiski šie notikumi ir vājāki nekā melno caurumu saplūšana, VIRGO-LIGO nespētu uztvert signālu, ja avots būtu atradies tālāk.

Gravitācijas viļņus rada vairāku masīvu objektu saplūšana. Piemēram, šādi objekti varētu būt neitronu zvaigznes, kas ir ļoti blīvi, savulaik pārnovas rezultātā kolapsējušu zvaigžņu kodoli. Līdz šim neitronu zvaigžņu saplūšana tika uzskatīta par vadošo hipotēzi, kas izskaidroja īsos gamma staru uzliesmojumus. Šīs saplūšanas novērojamais vizuālais efekts ir vismaz 1000 reižu spožāks par parastu novu. To dēvē par kilonovu.

NASA

NASA/CXC/E. Troja

Gandrīz vienlaicīgi novērotie gravitācijas viļņi un gamma starojums viesa cerības, ka GW170817 ir sen prognozētā kilonova. Turpmākie novērojumi ar citiem teleskopiem ir atklājuši tādas notikuma īpašības, kuras visai precīzi atbilst teorētiskajiem modeļiem. Pirmās idejas par kilonovu eksistenci tika izvirzītas pirms aptuveni 30 gadiem. Tiek lēsts, ka konkrētajā gadījumā

saplūda divas neitronu zvaigznes, kur katras masa varēja būt 1 līdz 2 reizes lielāka nekā Saules masa.

Divu neitronu zvaigžņu saplūšanai sekoja smago radioaktīvo elementu «čaulas» izplešanās ar ātrumu, kas līdzvērtīgs 1/5 no gaismas ātruma. Nākamo dienu laikā kilonovas krāsa no izteikti zilas nobīdījās uz izteikti sarkanu. Sākotnējais zilais tonis liecināja par ārējās čaulas izplešanos, kura pārsvarā saturēja vieglākus elementus, tādus kā sudrabs. Turpmākajās dienās arvien izteiktāk sāka izpausties iekšējie atlūzu mākoņa slāņi, kas saturēja smagākus elementus, izraisot krāsu nobīdi uz sarkano. Saplūšanas rezultātā tika radīti smagie elementi, kuru kopējā masa bija aptuveni 6% no Saules masas. Zelta masa aptuveni 200 reizes pārsniedza Zemes masu, bet platīna 500.

Novērojums

NASA/Swift

«Kad mūsu ekrānos parādījās spektrs, es sapratu, ka tā ir neparastākā no pārejām, kuras es esmu redzējis,» piebilda Stefans Smarts no Eiropas Dienvidu Observatorijas (ESO). «Es neko tādu agrāk nebiju redzējis. Mūsu dati kopā ar citu komandu rezultātiem apstiprināja, ka tā nav pārnova vai tuvāk esoša maiņzvaigzne, bet gan kaut kas patiešām ievērojams.»

ePESSTO un VLT X-shooter instrumentu iegūtajā spektrā bija redzams cēzijs un telūrs. Šie un citi smagie elementi tika aizpūsti kosmosā. Starp tiem bija arī vērtīgie zelts un platīns.

«Līdz šim iegūtie dati apbrīnojami labi atbilst teorijai. Tas ir teorētiķu triumfs, apstiprinājums, ka LIGO-VIRGO notikumi ir reāli,» teica Stefano Kovino.

Ilustrācijā atainots brīdis īsi pirms divu neitrona zvaigžņu sadursmes, kad veidojas Visuma smagākie ķīmiskie elementi. Šajā neitroniem bagātajā vidē top, piemēram, zelts un platīns, kā kopējā masa atbilst simtiem Zemju masu
FOTO: NASA Goddard Space Flight Center/CI Lab