Tylko jedno połączenie gwiazdy neutronowe i pięć niesamowitych pytań

17 sierpnia Ziemi osiągnęły tak lekkie i grawitacyjno-fala sygnały fuzji gwiazdy neutronowe. Po raz pierwszy w historii para sygnałów została zarejestrowana ludźmi. Faza spiralnej okrążenia zaobserwowano detektorami LIGO i Virgo w ciągu 30 sekund — 100 razy dłużej, niż poprzednie grawitacyjno-fala sygnały. Również ten sygnał stał się najbliżej ze wszystkich, które widzieliśmy, zaledwie 130 milionów lat świetlnych od nas. W tym czasie jak obserwatorium korzystać z sygnałów ogromną ilość informacji, powstała nowa zadanie: doprowadzić to wszystko do teoretycznego znaczenia.

Mówiąc Umownie, usłyszeliśmy dźwięk dzwonka, ale nie wiemy, gdzie on jest.

Ethan Зигель usiadł z Chrisem Фрайром z Narodowego laboratorium Los Alamos, specjalistą сверхновым, нейтронным gwiazd i gamma, promieniowaniem wybuchy, który pracuje nad teoretyczną stroną tych obiektów i zdarzeń. Nikt nie spodziewał się, że LIGO i Virgo będą mogli zarejestrować połączenie na takim wczesnym etapie projektu, zaledwie dwa lata po pierwszej udanej rejestracji i na długo przed osiągnięciem planowanej czułości. Ale nie tylko oni zobaczyli sygnały, ale i byli w stanie dokładnie określić ich źródło, miejsce korespondencji seryjnej, co przyniosło nam kilka niespodzianek.

Oto pięć największych nowych pytań, które podnosi otwarcie.

Jak często odbywają się fuzji gwiazdy neutronowe?

Przed tym, jak obserwowaliśmy to wydarzenie, mieliśmy dwa sposoby oceny częstotliwości fuzji neutronów dziur: pomiary podwójnych neutronów gwiazd w naszej galaktyce (jak od pulsarów) i nasze modele teoretyczne edukacji gwiazd supernowych i ich szczątków. Wszystko to daje nam ocenę — około 100 takich fuzji odbywa się corocznie w ramach sześciennych гигапарсека kosmosu.

Obserwacja nowego zdarzenia zapewniło nam przede obserwującą ocenę częstotliwości zórz, i to dziesięć razy więcej niż oczekiwano. Myśleliśmy, że będzie nam potrzebna LIGO, osiągnął limit czułość (teraz jest w połowie drogi), aby zobaczyć coś, a potem jeszcze trzy dodatkowe detektora w celu dokładnego określenia miejsca. A nam udało się nie tylko wcześnie go zobaczyć, ale i zlokalizować za pierwszym razem. Pytanie: mamy szczęście zobaczyć to wydarzenie lub częstotliwość ich naprawdę dużo wyższa, niż myśleliśmy? Jeśli powyżej, w czym są nasze teoretyczne modele? W przyszłym roku LIGO pójdzie na modernizację i teoretyków będzie trochę czasu mózgi poraskinut.

co sprawia, Że substancja być uwalniane w procesie fuzji w takiej ilości?

Nasze najlepsze modele teoretyczne przewidują, że scalania gwiazdek takiego towarzyszyć będzie jasnym sygnałem świetlnym w uv i optycznej częściach widma w ciągu dnia, a następnie będzie blednąć i znikać. Ale zamiast tego blasku przetrwała tam dwa dni, zanim zaczynał blednąć, i u nas, oczywiście, pojawiły się pytania. Jasny blask, która przetrwała tam tak długo, świadczy o tym, że wiatru w dysku wokół gwiazdy wyrzucili 30-40 mas Jowisza w postaci substancji. Według naszych danych, substancji powinno być mniejsze o połowę lub nawet osiem razy.

Co jest takiego niezwykłego w tych emisji? Aby wymodelować to połączenie, należy uwzględnić wiele różnych fizyki:

• mechanikę płynów
• OD
• pola magnetyczne
• równanie stanu materii jądrowej плотностях
• interakcji z neutrino

...i wiele innych. Różne kody modelują te elementy z różnych poziomach trudności, i nie wiemy, który z elementów jest odpowiedzialny za te wiatry i emisję spalin. Znaleźć — problem dla teoretyków, i musimy pogodzić się z tym, że po raz pierwszy mierzyli fuzja gwiazdy neutronowe... i mam niespodziankę.

ostatnie chwile fuzji dwóch neutronów gwiazdy nie tylko emitują fale grawitacyjne, ale i katastrofalny wybuch, który przetacza się echem na całym emisji promieniowania elektromagnetycznego spektrum. I jeśli produkt będzie gwiazda neutronowa, czarna dziura czy coś egzotycznego średni, stan przejściowy nam jeszcze nieznany

Zrobiło czy to połączenie сверхмассивную нейтронную gwiazdę?

Aby uzyskać wystarczającą ilość utraconej masy od seryjnej gwiazdy neutronowe, trzeba, aby produkt tej fuzji wygenerowała tyle energii danego typu, aby zdmuchnąć tę masę z otoczenia gwiazdy dysku. Opierając się na aktualnym grawitacyjno-fali sygnału, możemy powiedzieć, że jest to połączenie stworzyło obiekt o masie 2,74 słonecznych, co znacznie przekracza maksimum masy, który może być u невращающейся gwiazdy neutronowej. Oznacza to, że jeśli jądrowa materia zachowuje się tak, jak od niego oczekujemy, fuzja dwóch neutronów gwiazd musiało doprowadzić do powstania czarnej dziury.

gwiazda Neutronowa — jedno z najbardziej intymnych spotkań materii we Wszechświecie, jednak jej masy jest górna granica. Przewyższał go — i gwiazda neutronowa ponownie upada z powstawania czarnej dziury

Gdyby jądro tego obiektu po fuzji natychmiast zamarło do czarnej dziury, nie ma emisji nie było. Gdyby zamiast tego stało się supermassive neutronowa gwiazda, to powinno obracać się bardzo szybko, ponieważ duży moment pędu wzrastał maksymalny limit masy na 10-15%. Problem w tym, że gdybyśmy mieli tak szybko wirującą сверхмассивную нейтронную gwiazdę, miała stać się магнетаром z bardzo silnym polem magnetycznym, w chichocze razy bardziej wydajne niż pola na powierzchni Ziemi. Ale магнетары szybko przestają się obracać i muszą коллапсировать w czarną dziurę przez 50 milisekund; nasze obserwacje pola magnetycznego,lepkości i ciepła, które wyrzucili masę, pokazują, że obiekt istniał setki milisekund.

Coś tu jest nie tak. Albo u nas szybko obracająca się gwiazda neutronowa, która z jakiegoś powodu nie jest магнетаром, albo u nas będą emisje na setki milisekund, a nasza fizyka nie daje nam odpowiedzi. Przy tym, nawet na chwilę, najprawdopodobniej mieliśmy supermasywna gwiazda neutronowa, a za nią i czarna dziura. Jeśli obie opcje są prawdziwe, mamy do czynienia z najbardziej masywna gwiazda neutronowa i najniższej маломассивной czarną dziurą w całej historii obserwacji!

Jeśli te нейтронные gwiazdy były bardziej masywne, byłoby połączenie niewidoczne?

Istnieje granica tego, jak ogromne mogą być нейтронные gwiazdy, i jeśli dodawać i dodawać do masy, będzie akurat czarna dziura. Ten limit 2,5 mas słońca dla stacjonarnych gwiazdy neutronowe oznacza, że jeśli całkowita masa korespondencji seryjnej będzie poniżej, prawie na pewno zostaniesz z neutronami gwiazdą po fuzji, co spowoduje mocne i długie promieniowanie i optycznym transakcji, które widzieliśmy w tym przypadku. Z drugiej strony, jeśli wznieść się ponad 2,9 mas słońca, raz po fuzji stworzy się czarna dziura, to jest prawdopodobne — bez promieni i optycznych towarzystwie.

Tak czy inaczej, nasz pierwszy fuzja gwiazdy neutronowe okazało się dokładnie w środku tego zakresu, kiedy może pojawić się supermasywna gwiazda neutronowa, budująca emisji i optyczne i ultrafioletowe sygnały przez krótki czas. Powstają czy магнетары przy mniej masywnych fuzji? A bardziej masywne od razu przychodzą do czarnej ozonową i pozostają niewidoczne na tych długościach fal? Jak rzadkie lub typowe trzy z tych kategorii fuzji: zwykłe нейтронные gwiazdy, istnieją one нейтронные gwiazdy i czarne dziury? Przez rok LIGO i Virgo zajmą się poszukiwaniem odpowiedzi na te pytania, a nie teoretyków będzie jak raz do roku, aby prowadzić swoje modele zgodne z prognozami.

Co prowadzi do tego, że gamma ray wybuchy takie żywe w wielu kierunkach, a nie w stożku?

To pytanie jest bardzo trudne. Z jednej strony, otwieranie potwierdziła to, co od dawna podejrzewali, ale nie mógł udowodnić, że zespalają нейтронные gwiazdy naprawdę produkują gamma-ray wybuchy. Ale my zawsze uważaliśmy, że gamma ray wybuchy emitują promienie gamma tylko w wąskiej, stożkowatej formie, 10-15 stopni w średnicy. Teraz wiemy, z pozycji scalania i wielkości fal grawitacyjnych, że gamma ray wybuchy odchodzą na 30 stopni od naszej linii wzroku, ale przy tym widząc potężny gamma-promieniowanie sygnał.

Przyroda gamma-promieniowanie wybuchów musi się zmienić. Zadaniem teoretyków polega na tym, aby wyjaśnić, dlaczego fizyka tych obiektów jest tak różny od przewidywane naszych modeli.

Oddzielna linia: jak непрозрачны/przezroczyste ciężkie elementy?

Jeśli chodzi o najtrudniejszych elementów w układzie okresowym, wiemy, że są one produkowane w przeważającej części nie сверхновыми, a mianowicie wykupem czarnych dziur. Ale aby uzyskać widma ciężkich elementów z odległości 100 milionów lat świetlnych, trzeba rozumieć ich przejrzystość. Obejmuje to zrozumienie atomowych fizycznych przejścia elektronów na орбиталях atomu w astronomicznej atmosferze. Po raz pierwszy mamy środowisko w celu sprawdzenia, jak astronomia skrzyżowane z fizyki atomowej i kolejne obserwacje fuzji powinny pozwolić nam odpowiedzieć na pytanie o krycie i przejrzystości w tym.

Możliwe, że fuzja gwiazdy neutronowe dzieje się stale, a gdy LIGO osiągnie zaplanowanego poziomu czułości, znajdziemy dziesiątki fuzji w roku. Jest również możliwe, że to wydarzenie było niezwykle rzadkim i dopisze nam szczęście widzieć tylko jeden na rok, nawet po aktualizacji ustawień. Następne dziesięć lat fizycy-teoretycy wydadzą na poszukiwanie odpowiedzi na wyżej wymienione pytania.

Przyszłość astronomii leży przed nami. Grawitacyjne fale — to nowy, całkowicie niezależny sposób badania nieba, i porównując niebo z fal grawitacyjnych z tradycyjnymi astronomicznych kartami, jesteśmy gotowi odpowiedzieć na pytania, które nie ośmielili się zadać jeszcze tydzień temu.