Une fusion d'étoiles à neutrons et cinq incroyable de questions

Le 17 août de la Terre ont atteint plus de lumière, et une gravité-d'onde des signaux de fusion d'étoiles à neutrons. Pour la première fois dans l'histoire de la paire de signaux a été enregistrée sur les gens. La phase de la spirale de torsion a été observée à des détecteurs LIGO et Virgo pendant 30 secondes à 100 fois plus longtemps que le précédent gravitationnellement-d'onde des signaux. Aussi ce signal est devenu le plus le plus proche de tout ce que nous avons vu, à seulement 130 millions d'années-lumière de nous. Alors que l'observatoire de tirer bénéfice des signaux de l'énorme quantité d'informations, est apparue une nouvelle tâche: mener tout cela à l'théorique de l'intelligence.

Classiquement, nous avons entendu la cloche, mais ne savons pas où il est.

Ethan Siegel s'est assis avec Chris Фрайром du laboratoire National de Los Alamos, spécialiste de la сверхновым, étoiles neutrons et gamma лучевым pointes, qui fonctionne au-dessus de la partie théorique de ces objets et les événements. Personne ne s'attendait à ce que LIGO et Virgo seront en mesure d'enregistrer la fusion à un stade précoce du projet, deux ans seulement après la première inscription réussie et bien avant d'atteindre prévue de la sensibilité. Mais ils ne sont pas seulement vu des signaux, mais, et ont pu exprimer exactement la source, le lieu de la fusion, qui nous a apporté un tas de surprises.

Voici les cinq plus grandes nouvelles questions que soulève l'ouverture.

Comment se déroule souvent de fusion d'étoiles à neutrons?

Jusqu'À ce que nous avons observé cet événement, nous avons eu deux méthodes d'estimation de la fréquence des fusions de neutrons, les trous: mesure de doubles étoiles à neutrons dans notre galaxie (pulsars) et notre modèle théorique de formation d'étoiles, les supernovae et de leurs dépouilles. Tout cela nous donne une estimation de l'ordre de 100 de ces fusions se produisent chaque année au moins de cubique гигапарсека de l'espace.

L'Observation d'un nouvel événement de permis de premier préside à l'évaluation de la fréquence des aurores, et elle est dix fois plus importante que prévu. Nous avons pensé que nous aurons besoin de LIGO, qui a atteint la limite de la sensibilité (elle est maintenant à mi-chemin), pour voir quelque chose, et puis un autre, et trois d'un détecteur pour la définition précise de l'espace. Et nous avons réussi, non seulement au début de le voir, mais aussi de localiser à la première tentative. La question est donc: nous avons juste eu la chance de voir l'événement ou la même fréquence telle est en effet beaucoup plus que nous le pensions? Si ce qui précède, c'est faux notre modèle théorique? L'année suivante, LIGO prendra de la modernisation, et de théoriciens sera un peu de temps de cerveaux poraskinut.

Qui fait la substance rejetée dans le processus de fusion dans une telle quantité?

Nos meilleurs modèles théoriques prédisent que la fusion d'étoiles comme cela sera accompagné d'un brillant un signal lumineux dans l'ultraviolet et de l'optique parties de la gamme au cours de la journée, puis va se ternir et à disparaître. Mais au lieu de cela, l'éclat a duré deux jours avant le début de la ternir, et nous avons, bien sûr, des questions. Vif éclat, qui a duré si longtemps, en témoigne le fait que le vent dans le disque autour d'étoiles jeté 30-40 masses de Jupiter sous la forme de la substance. Selon nos informations, la substance doit être inférieure à la moitié ou même huit fois.

Ce Qui est inhabituel dans ces émissions? Pour simuler cette fusion, vous devez inclure beaucoup de différentes de la physique:

• les caractéristiques hydrodynamiques
• théorie de la relativité générale
• un champ magnétique
• l'équation d'état de la matière lors du nucléaire densités
• l'interaction avec les neutrinos

...et bien plus encore. Les différents codes modèlent ces composants avec différents niveaux de difficulté, et nous ne savons pas avec certitude quel composant est responsable de ces vents et les émissions. Trouver un problème pour les théoriciens, et nous devons faire avec ce que nous avons d'abord mesuré la fusion des étoiles à neutrons... et une surprise.

Dans les derniers moments de la fusion de deux étoiles à neutrons n'est pas seulement émettent des ondes gravitationnelles, mais une explosion catastrophique, qui fait écho passe à travers le spectre électromagnétique. Et si le produit sera d'une étoile à neutrons, un trou noir ou quelque chose d'exotique moyenne, la transition d'état nous est encore inconnue

a Produit si c'est la fusion de сверхмассивную нейтронную étoile?

Pour obtenir assez perdu de la masse de la fusion d'étoiles à neutrons, il faut que le produit de cette fusion a généré assez d'énergie du type approprié pour souffler cette masse avec environnant les étoiles du disque. En se fondant sur l'existence observée gravitationnellement-onde de signal, nous pouvons dire que cette fusion a créé un objet de masse 2,74 solaires, ce qui dépasse le maximum de la masse solaire, qui peut être l'élément d'une étoile à neutrons. Autrement dit, si et sciences de la matière se comporte comme elle attendons, la fusion de deux étoiles à neutrons devait conduire à l'apparition d'un trou noir.

une étoile à Neutrons est un des plus denses de la réunion de la matière dans l'Univers, mais sa masse il ya une limite supérieure. Dépassez — et d'une étoile à neutrons avec коллапсирует avec la formation d'un trou noir

Si le noyau de cet objet après la fusion s'effondrait immédiatement avant le trou noir, aucun rejet n'existerait pas. Si au lieu de cela, il est devenu сверхмассивной neutron star, ce serait de tourner très rapidement, car un grand moment cinétique aurait augmenté la limite maximale de la masse de 10 à 15%. Le problème est que si nous avons reçu aussi vite rotative сверхмассивную нейтронную l'étoile, elle devrait être магнетаром extrêmement puissant champ magnétique, en quadrillions de fois plus puissant que le champ sur la surface de la Terre. Mais магнетары rapidement s'arrêtent de tourner et doivent коллапсировать dans un trou noir au bout de 50 millisecondes; nos surveiller les champs magnétiquesla viscosité et la chaleur, qui ont introduit la masse, montrent que l'objet il y avait des centaines de millisecondes.

Quelque chose ici. Soit, nous avons rapidement étoile à neutrons en rotation, ce qui, pour une raison quelconque n'est pas магнетаром, soit nous aurons des émissions sur des centaines de millisecondes, et notre physique ne nous donne pas la réponse. Dans ce cas, même brièvement, probablement, nous avons eu supermassive d'une étoile à neutrons, pour un trou noir. Si les deux options sont correctes, nous avons affaire à la plus massive de neutrons de l'étoile et de la маломассивной trou noir de l'histoire de l'observation!

Si ces étoiles à neutrons seraient plus massives, serait une fusion invisible?

Il Ya une limite à combien de massifs peuvent être des étoiles à neutrons, et si ajouter et ajouter de la masse, vous obtenez exactement le trou noir. Cette limite à 2,5 masses solaires idéale pour les étoiles à neutrons signifie que si la masse totale de la fusion ci-dessous, vous avez presque certainement resterez avec un neutron star après la fusion, ce qui conduira à une forte et longue ultraviolets et optique des signaux que nous avons vu dans ce cas. D'autre part, s'élever au-dessus de 2,9 masses solaires, immédiatement après la fusion de former un trou noir, il est probable, sans uv et optiques сопровождений.

D'une manière ou d'une autre, notre tout premier fusion d'étoiles à neutrons s'est avéré être exactement au milieu de cette plage, où peut apparaître supermassive d'une étoile à neutrons, créant des émissions et de l'optique et des ultraviolets signaux pendant un court laps de temps. Se forment si магнетары lors de la moins massive des fusions? Et plus massive — viennent immédiatement aux trous noirs et restent invisibles à ces longueurs d'onde? Combien rares ou courants de ces trois catégories de fusion: classique des étoiles à neutrons, сверхмассивные des étoiles à neutrons et les trous noirs? Après un an de LIGO et Virgo intervenant à la recherche de réponses à ces questions, et de théoriciens sera juste un an, afin d'apporter leur modèle en conformité avec les prévisions.

Qui conduit à ce que le gamma des éclats de ces vives dans de nombreuses directions, et non pas dans un cône?

Cette question est très complexe. D'une part, l'ouverture a confirmé ce que soupçonné depuis longtemps, mais ne pouvait pas le prouver: que la coalescence des étoiles à neutrons produisent vraiment gamma éclats. Mais nous avons toujours pensé que le gamma des éclats émettent des rayons gamma uniquement au sein d'un cône de forme, 10-15 degrés de diamètre. Pourtant, nous savons, à partir de la position de la fusion et de l'ampleur des ondes gravitationnelles, que gamma éclats partent à 30 degrés de notre ligne de mire, mais nous assistons à un puissant gamma-ray signal.

La Nature de la gamma-induites surge doit changer. La tâche des théoriciens de l'est, afin d'expliquer pourquoi la physique de ces objets est tellement différente de celle prévue par nos modèles.

Une ligne: comment opaque/transparent éléments lourds?

Quand il s'agit des éléments les plus lourds dans le tableau périodique, nous savons qu'ils sont produits pour la plupart, pas сверхновыми, à savoir la fusion de trous noirs. Mais pour obtenir les spectres des éléments lourds à une distance de 100 millions d'années-lumière, il faut comprendre leur transparence. Cela inclut la compréhension de la physique atomique des transitions des électrons sur орбиталях de l'atome dans l'atmosphère. Pour la première fois, nous avons l'environnement pour vérifier que l'astronomie se croise avec la physique atomique, et le suivi des fusions doivent nous permettre de répondre à la question de l'opacité et de la transparence.

Il est possible que la fusion des étoiles à neutrons se produit en permanence, et quand LIGO atteint le niveau cible de la sensibilité, nous allons trouver des dizaines de fusions dans l'année. Il est également possible que cet événement a été très rare et nous avons la chance de voir un seul de l'année, même après la mise à niveau des installations. Les dix années les physiciens théoriciens passeront à la recherche de réponses sur ci-dessus décrites.

L'Avenir de l'astronomie se trouve devant nous. Les ondes gravitationnelles est nouveau, totalement indépendante de l'étude du ciel, et en comparant le ciel avec des vagues gravitationnelles avec les traditionnelles cartes astronomiques, nous sommes prêts à répondre à des questions qui n'ont jamais osé poser une autre semaine.