Fünf Fakten, die wir lernen, wenn LIGO erkennt die Verschmelzung von Neutronensternen

Martin Reis hat einmal gesagt: «es Wird deutlich, dass in gewisser Weise der Kosmos stellt das einzige Labor, in dem erfolgreich erstellt werden Extreme Bedingungen für die Prüfung auf neue Ideen aus der Physik von Teilchen. Energie des Urknalls waren viel höher, als wir uns auf der Erde zu erreichen. Deshalb bei der Suche nach Beweise für die Urknall-und die Dinge wie Neutronensterne, sind wir wirklich grundlegende Physik studieren».

Und Wenn es gibt einen wesentlichen Unterschied zwischen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Newtonschen Gravitation, es ist wie folgt: in Einsteins Theorie nichts währt ewig. Selbst wenn Sie waren zwei absolut stabile Masse in der Umlaufbahn einander – Masse, die nie verbrannt würde, nicht verlieren Material und wurden nicht verändert – Ihre Bahnen allmählich verfielen. Und wenn in der Newtonschen Gravitation zwei Massen drehen sich um das Allgemeine Zentrum der Schwerkraft, ewig, OTO sagt uns, dass eine kleine Menge Energie verloren, mit jedem Moment, wenn die Masse Gravitationsfeld beschleunigt wird, durch die verstreicht. Diese Energie verschwindet nicht, sondern wird in Form von Gravitationswellen. Für eine ausreichend lange Zeit wird zurückgewiesen genug Energie, um zwei повращающиеся Masse berührten einander und verbanden sich. Schon dreimal LIGO sah es am Beispiel der schwarzen Löcher. Aber vielleicht ist es Zeit, den nächsten Schritt zu tun und sehen die erste Verschmelzung von Neutronensternen, meint Ethan Siegel mit Medium.com.

Alle Massen, die in dieser Gravitations-Tanz, werden Gravitationswellen ausstrahlen, wodurch die Orbita gebrochen wird. Gründe, warum LIGO entdeckte schwarze Löcher, drei:

1. Sie sind unglaublich Massiv
2. Sie sind die kompaktesten Objekte im Universum
3. Im letzten Moment der Verschmelzung Sie drehten sich auf der richtigen Frequenz, damit fixieren Sie die Laser-ärmel LIGO

All dies zusammen – die großen Massen, in kurzer Distanz und den richtigen Frequenzbereich – Team geben LIGO große Suchgebiet, in die Sie tappen können die Verschmelzung von schwarzen Löchern. Wellen von diesen massiven Tanz erstreckt sich über viele Milliarden Lichtjahre entfernt und erreicht auch die Erde.

Obwohl schwarze Löcher müssen Scheibe Akkretion, elektromagnetische Signale, die schwarze Löcher erzeugen, blieb schwer. Wenn der elektromagnetische Teil des Phänomens vorhanden ist, muss Sie erzeugt Neutronen Sternen.

Im Universum gibt es viele andere interessante Objekte, die Gravitationswellen erzeugen von großem Ausmaß. Supermassive schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien fressen Gaswolken, Planeten, Asteroiden und sogar andere Sterne und schwarze Löcher ständig. Leider gab es bei Veranstaltungen Ihren Horizont wie eine riesige, in der Umlaufbahn bewegen Sie sich sehr langsam und geben den falschen Frequenzbereich zu LIGO konnte, Sie zu beheben. Weiße Zwerge, Doppelsterne und anderen planetaren Systeme haben das gleiche Problem: diese Objekte physikalisch zu groß und deshalb bewegen sich in einer Umlaufbahn zu lange. So lange, dass uns benötigt würde, um die kosmische Gravitationswellen-Observatorium, um Sie zu sehen. Aber es gibt eine andere Hoffnung, die eine gewünschte Kombination von Eigenschaften (Masse, Kompaktheit, korrekte Frequenz), um gesehen LIGO: konfluierende Neutronensterne.

In dem Maße, wie zwei Neutronensterne umkreisen einander, Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie vorhersagt Orbital Zerfall und gravitative Strahlung. In den letzten Phasen der Fusion – die noch nie beobachtet Gravitations-Wellen – Amplitude wird auf dem Höhepunkt und LIGO in der Lage zu erkennen, Ereignis

Neutronensterne nicht so Massiv, wie schwarze Löcher, aber Sie sind wahrscheinlich, möglicherweise in zwei-drei Male mehr Masse der Sonne: etwa 10-20% der Masse der zuvor gefundenen Ereignisse LIGO. Sie sind etwa so kompakt wie schwarze Löcher, mit einer physikalischen Größe von nur zehn Kilometern Radius. Trotz der Tatsache, dass schwarze Löcher коллапсируют bis Singularität, haben Sie noch den Ereignishorizont, und die physische Größe Neutronenstern (im Grunde ist es nur ein riesiger Atomkern) etwas höher als der Ereignishorizont eines schwarzen Lochs. Ihre Frequenz, vor allem in den letzten Sekunden der Fusion, ideal für die Empfindlichkeit von LIGO. Wenn ein Ereignis in der richtigen Stelle, können wir herausfinden, fünf unglaublichen Fakten.

Während der spiralförmigen Verdrehung und Verschmelzung zweier Neutronensterne zugewiesen werden große Mengen an Energie, und schwere Elemente, Gravitationswellen und elektromagnetische Signal, wie in der Abbildung dargestellt

ob Neutronensterne erzeugen Gamma-Strahlung platzt?

Es ist ein interessanter Gedanke: dass die kurzen Gamma-Strahlung platzt, die unglaublich energisch, aber weiterhin weniger als zwei Sekunden aufgerufen werden Mergereplikation Neutronensterne. Sie stammen aus alten Galaxien in den Regionen, in denen neue Sterne geboren, und somit nur Star Leichen können Sie erklären. Aber solange wir nicht wissen, wie sich kurze Gamma-Strahlung Spike, wir können nicht sicher sein, was Ihre Ursache ist. Wenn LIGO registrieren darf die Verschmelzung von Neutronensternen durch Gravitations Wellen, und wir sehen ein kurzer Gamma-Strahlen-Spritzer sofort danach wird es die endgültige Bestätigung eine der interessantesten Ideen der Astrophysik.

Zwei zusammengezogenen Neutronensterne, wie hier gezeigt, tatsächlich zurückgedreht und Gravitationswellen emittieren, aber schwerer zu erkennen als schwarze Löcher. Doch im Gegensatz zu schwarzen Löchern, sollten Sie werfen einen Teil Ihrer Masse zurück in das Universum, wo esbeitragen in Form von schweren Elementen

Wenn Neutronensterne kollidieren, welcher Teil Ihrer Masse nicht zu einem schwarzen Loch?

Wenn Sie einen Blick auf die schweren Elemente im Periodensystem und sich Fragen, wie Sie erschienen sind, in den Sinn kommt «Supernova». Am Ende dieser Geschichte halten Astronomen und Sie teilweise richtig ist. Aber die meisten der schweren Elemente im Periodensystem — Quecksilber, Gold, Wolfram, Blei, etc. — in der Tat, geboren in Kollisionen von Neutronensternen. Der größte Teil der Masse von Neutronensternen, etwa 90-95%, raus auf die Bildung eines schwarzen Lochs in der Mitte, aber die restlichen äußeren Schichten ausgestoßen wird, bildet die meisten dieser Elemente in unserer Galaxie. Es ist erwähnenswert, dass, wenn die gesamte Masse der beiden verschmelzenden Neutronensternen wird unter einem bestimmten Schwellenwert, Sie bilden Neutronen-Stern und nicht ein Schwarzes Loch. Es ist selten, aber nicht unmöglich. Und wie genau ausgestoßenen Masse während eines solchen Ereignisses, wissen wir nicht. Wenn LIGO ein solches Ereignis registriert, erfahren.

Hier wird der Bereich Advanced LIGO und Ihre Fähigkeiten registrieren die Verschmelzung von schwarzen Löchern. Die zusammengezogenen Neutronensterne fallen können, nur ein Zehntel Bereich und haben 0,1% des normalen Volumens, aber wenn viele Neutronensterne, LIGO wird

Wie weit kann LIGO sehen die Verschmelzung von Neutronensternen?

Dieser Frage widmet sich nicht das Universum selbst, sondern vielmehr die Tatsache, wie groß die Empfindlichkeit des Entwurfs LIGO. Im Fall mit Licht, wenn das Objekt 10 mal weiter, es wird 100-mal schwächer ist; aber mit Gravitations Wellen, wenn der Gegenstand 10 mal Lesen, Schwerkraft-Wellen-Signal wird nur 10 mal schwächer. LIGO schwarze Löcher beobachten kann für viele Millionen Lichtjahre, aber Neutronensterne werden sichtbar nur dann, wenn Sie verschmelzen in den nächsten galaktischen Herden. Wenn wir sehen diese Verschmelzung können wir überprüfen, wie gut bei uns die Ausrüstung, oder wie gut sollte es sein.

verschmelzen Wenn zwei Neutronen Sterne, wie hier gezeigt, sollten Sie das erstellen von Gamma-Strahlung Jets, sowie andere elektromagnetische Phänomene, die im Falle der Nähe der Erde werden erkennbar von unseren besten Observatorien

Was Nachleuchten bleibt nach der Fusion der Neutronensterne?

Wir wissen, in einigen Fällen, dass die starken Ereignisse, die Kollisionen von Neutronensternen, bereits aufgetreten sind und was Sie lassen Signaturen in anderen elektromagnetischen Bands. Neben der Gamma-Strahlen können die ultravioletten, optischen, Infrarot-oder Funkkomponenten. Dies kann entweder multispektralen Komponente, zeigt sich in allen fünf Bands, in dieser Reihenfolge. Wenn LIGO erkennt die Verschmelzung von Neutronensternen, könnten wir erfassen eine der auffallendsten Erscheinungen der Natur.

Neutronenstern, und zwar bestehend aus neutralen Teilchen, produziert die stärksten Magnetfelder im Universum. Wenn Neutronensterne verschmelzen, Sie müssen produzieren als Gravitationswellen und elektromagnetische Signaturen

können Wir zum ersten mal kombinieren Gravitations-Welle астрономую mit der traditionellen

Die Bisherigen Ereignisse, Aufdruck LIGO, waren spektakulär, aber wir hatten nicht die Möglichkeit, diese Fusion durch ein Teleskop. Wir sind unweigerlich konfrontiert mit zwei Faktoren:

• Positionen der Ereignisse nicht genau bestimmt werden kann, mit nur zwei Detektoren, im Prinzip
• Seriendruck-schwarze Löcher haben keine hellen elektromagnetischen (Licht -) Komponenten

Nun, wenn VIRGO arbeitet synchron mit zwei Detektoren LIGO, wir können erheblich verbessern das Verständnis, wo genau im Raum geboren sind diese Gravitationswellen. Aber noch wichtiger, denn die Verschmelzung von Neutronensternen muss eine elektromagnetische Komponente, kann dies bedeuten, dass zum ersten mal Gravitations-Wellen-Astronomie und die traditionelle Astronomie zusammen werden dabei für die Beobachtung ein einmaliges Ereignis im Universum!

Schraubenartiges verdrehen und die Verschmelzung von zwei Neutronensternen, wie hier gezeigt, sollte dazu führen, dass ein spezifisches Signal der Gravitations-Wellen. Auch der Zeitpunkt der Fusion sollte eine elektromagnetische Strahlung, die einzigartige und идентифицируемое selbst

Wir sind bereits eingetreten in ein neues Zeitalter der Astronomie, wo der nutzen nicht nur Teleskope, sondern auch Interferometer. Wir verwenden nicht nur Licht, sondern auch Gravitationswellen, um das Universum zu sehen und zu verstehen. Wenn die Verschmelzung von Neutronensternen scheint in LIGO, auch wenn es spärlich, und die Geschwindigkeit der Erkennung niedrigsten, überqueren wir die nächste Grenze. Gravitations bedecktem Himmel und Licht werden nicht mehr einander Fremd. Wir werden einen Schritt näher zum Verständnis, wie sind die extremsten Objekte im Universum, und bei uns wird das Fenster in unserem Raum, die nicht früher war das nie und bei niemandem.