ประมาณ 130 ล้านปีก่อนในกาแลคซีไกลดาวสองดวงชนนิวตรอนชนกัน เหตุการณ์นี้เป็นครั้งที่ 5 การสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงโดย Laser Interferometer Gravityational Observatory (LIGO) และการทำงานร่วมกันของชาวราศีกันย์และการตรวจพบครั้งแรกที่ไม่ได้เกิดจากการชนกันของหลุมดำสองแห่ง
แต่เหตุการณ์นี้ - เรียกว่ากิโลโนวา - ผลิตอย่างอื่นด้วย: แสงในช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย
เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่มีการค้นพบปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ครั้งแรกผ่านคลื่นความโน้มถ่วงและมองด้วยกล้องโทรทรรศน์ ด้วยความร่วมมืออย่างไม่น่าเชื่อนักดาราศาสตร์กว่า 3,500 คนใช้เครื่องมือ 100 ชิ้นบนกล้องโทรทรรศน์ 70 แห่งทั่วโลกและในอวกาศทำงานร่วมกับนักฟิสิกส์จากการร่วมมือของ LIGO และ Virgo
นักวิทยาศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า "ดาราศาสตร์แบบหลายจุด"
“ ด้วยกันการสังเกตทั้งหมดนี้ใหญ่กว่าผลรวมของชิ้นส่วน” ลอร่าคาโดนาตีรองโฆษกของ LIGO กล่าวในการบรรยายสรุปในวันนี้ “ ตอนนี้เรากำลังเรียนรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ของจักรวาลเกี่ยวกับองค์ประกอบที่เราสร้างขึ้นมาในแบบที่ไม่มีใครเคยทำมาก่อน”
“ มันจะให้ข้อมูลเชิงลึกแก่เราเกี่ยวกับวิธีการระเบิดของซุปเปอร์โนวาทำงานอย่างไรสร้างทองคำและองค์ประกอบหนักอื่น ๆ อย่างไรนิวเคลียสในร่างกายของเราทำงานอย่างไรและขยายตัวเร็วแค่ไหนในจักรวาล” Manuela Campanelli จากสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์กล่าว “ ดาราศาสตร์หลายตัวแสดงให้เห็นว่าเราสามารถรวมวิถีเก่าเข้ากับสิ่งใหม่ได้อย่างไร มันเปลี่ยนวิธีการทำดาราศาสตร์”
ดาวนิวตรอนเป็นแกนกลางที่เหลืออยู่ของดาวมวลสูงที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวามานานแล้ว ดาวสองดวงที่อยู่ใกล้กันในดาราจักรที่เรียกว่า NGC 4993 เริ่มต้นจากมวลดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 8-20 เท่า จากนั้นด้วยซุปเปอร์โนวาแต่ละแห่งย่อตัวลงจนถึงเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ไมล์ซึ่งมีขนาดเท่ากับเมือง ดาวเหล่านี้ประกอบด้วยนิวตรอนทั้งหมดและอยู่ระหว่างดาวฤกษ์ปกติกับหลุมดำที่มีขนาดและความหนาแน่น - เพียงหนึ่งช้อนชาของวัสดุดาวนิวตรอนจะมีน้ำหนัก 1 พันล้านตัน
พวกเขาหมุนรอบกันและกันในการเต้นรำเกี่ยวกับจักรวาลจนกว่าแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกันของพวกเขาทำให้พวกเขาชนกัน การชนนั้นก่อให้เกิดลูกไฟที่มีสัดส่วนทางดาราศาสตร์และผลกระทบของเหตุการณ์นั้นมาถึงโลก 130 ล้านปีต่อมา
“ ในขณะที่เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อ 130 ล้านปีที่แล้วเราค้นพบเกี่ยวกับสิ่งนี้บนโลกเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017 ก่อนที่สุริยุปราคา” แอนดี้โฮวล์จากหอสังเกตการณ์ลาสคัมเบรสพูดในงานแถลงข่าววันนี้ “ เราเก็บความลับนี้ไว้ตลอดเวลาและเรากำลังจะทำอะไร!”
เวลา 8:41 น. EDT LIGO และ Virgo รู้สึกถึงแรงสั่นสะเทือนในช่วงแรกของระลอกคลื่นกาลเวลาคลื่นความโน้มถ่วง เพียงสองวินาทีต่อมาแสงรังสีแกมม่าที่ตรวจจับได้จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Fermi ของนาซ่า สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถระบุทิศทางของคลื่นได้อย่างรวดเร็ว
ได้รับการแจ้งเตือนจากนักดาราศาสตร์ Telegram นักดาราศาสตร์หลายพันคนทั่วโลกตะกายเพื่อสำรวจและเริ่มรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมจากการรวมตัวของดาวนิวตรอน
ภาพเคลื่อนไหวนี้แสดงให้เห็นว่ากล้อง LIGO, ราศีกันย์และอวกาศและพื้นดินซูมเข้าที่ตำแหน่งของคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม 2017 โดย LIGO และ Virgo ด้วยการรวมข้อมูลจากภารกิจอวกาศของ Fermi และ Integral กับข้อมูลจาก LIGO และ Virgo ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ จำกัด แหล่งที่มาของคลื่นไปยังแพทช์ท้องฟ้า 30 ตารางองศา กล้องโทรทรรศน์ที่มองเห็นได้จะตรวจค้นกาแลคซีจำนวนมากในภูมิภาคนั้นในที่สุดเผยให้เห็น NGC 4993 ว่าเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วง (เหตุการณ์นี้ต่อมาถูกกำหนดให้เป็น GW170817)
“ เหตุการณ์นี้มีการแปลท้องฟ้าที่แม่นยำที่สุดของคลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจพบทั้งหมด” Jo van den Brand โฆษกของการทำงานร่วมกันของชาวราศีกันย์กล่าวในการแถลง “ ความแม่นยำในการบันทึกนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทำการสังเกตการณ์ติดตามซึ่งนำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าทึ่งมากมาย”
นี่เป็นหลักฐานแรกที่พิสูจน์ได้ว่าคลื่นแสงและแรงโน้มถ่วงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันใกล้กับความเร็วแสงตามที่ Einstein ทำนายไว้
หอสังเกตการณ์ตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงที่รู้จักกันมากที่สุดมีส่วนเกี่ยวข้องทำให้สังเกตได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่สว่างในตอนแรกกิจกรรมจะจางหายไปในเวลาน้อยกว่า 6 วัน ธรรมด๊าธรรมดากล่าวว่าแสงที่สังเกตเห็นนั้นสว่างกว่าดวงอาทิตย์มากกว่า 2 ล้านเท่าในช่วงสองสามชั่วโมงแรก แต่มันก็จางหายไปในเวลาไม่กี่วัน
The Dark Energy Camera (DECam) ซึ่งติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์ Blanco 4 เมตรที่ Cerro Tololo Inter-American Observatory ใน Chilean Andes เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ช่วย จำกัด แหล่งที่มาของเหตุการณ์
“ ความท้าทายที่เราเผชิญทุกครั้งที่การทำงานร่วมกันของ LIGO ก่อให้เกิดทริกเกอร์เชิงสังเกตการณ์ใหม่ว่าเราจะค้นหาแหล่งที่กำลังจางหายไปอย่างรวดเร็วได้อย่างไรอาจเริ่มจางลงและตั้งอยู่ที่ไหนสักแห่ง” Marcelle Soares-Santos กล่าว , จาก Brandeis University ที่การบรรยายสรุป เธอเป็นนักเขียนคนแรกบนกระดาษที่อธิบายสัญญาณแสงที่เกี่ยวข้องกับคลื่นความโน้มถ่วง “ มันเป็นความท้าทายแบบคลาสสิกในการหาเข็มในกองหญ้าที่มีภาวะแทรกซ้อนเพิ่มขึ้นว่าเข็มอยู่ไกลและกองหญ้ากำลังเคลื่อนที่”
ด้วย DECAM พวกเขาสามารถระบุกาแลคซีต้นทางได้อย่างรวดเร็วและแยกผู้สมัครอีก 1,500 คนที่อยู่ในกองหญ้านั้น
“ สิ่งที่ดูเหมือน 'เข็ม' เหล่านี้เป็นเรื่องธรรมดามากดังนั้นเราจึงต้องทำให้แน่ใจว่าเรามีสิ่งที่ถูกต้อง วันนี้เรามั่นใจว่าเรามี” Soares-Santos เพิ่ม
ในแผนกขนาดเล็กมากกล้องโทรทรรศน์ขนาด 16 นิ้วหุ่นยนต์ตัวเล็กที่เรียกว่า PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring และกล้องโทรทรรศน์โพลาไรซ์) ซึ่งนักดาราศาสตร์ David Sand จากมหาวิทยาลัยแอริโซนาอธิบายไว้ที่ แหล่งที่มา แซนด์กล่าวว่าสิ่งนี้พิสูจน์ได้ว่าแม้แต่กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กก็สามารถเล่นได้ในทางดาราศาสตร์แบบหลายจุด
ที่รู้จักกันดีคือนำโดยฮับเบิลและหอสังเกตการณ์อวกาศของนาซาและอีเอสเออีกหลายแห่งเช่นภารกิจสวิฟต์จันทราและสปิตเซอร์ ฮับเบิลจับภาพของกาแลคซีในแสงที่มองเห็นและอินฟราเรดเป็นพยานวัตถุสว่างใหม่ภายใน NGC 4993 ที่สว่างกว่าโนวา แต่จางกว่าซูเปอร์โนวา ภาพแสดงให้เห็นว่าวัตถุนั้นจางอย่างเห็นได้ชัดในช่วงหกวันของการสังเกตฮับเบิล ด้วยการใช้ความสามารถสเปกโทรสโกปีของฮับเบิลทีมยังพบข้อบ่งชี้ของวัสดุที่ถูกผลักออกมาโดยกิโลโนวาอย่างรวดเร็วหนึ่งในห้าของความเร็วแสง
“ นี่เป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับฟิสิกส์ดาราศาสตร์” ธรรมด๊าธรรมดากล่าว “ หนึ่งร้อยปีหลังจากไอน์สไตน์ตั้งทฤษฎีคลื่นความโน้มถ่วงเราได้เห็นพวกเขาและติดตามพวกเขากลับไปยังแหล่งกำเนิดของพวกเขาเพื่อค้นหาการระเบิดด้วยฟิสิกส์ใหม่ที่เราใฝ่ฝันมาก่อน”
นี่เป็นเพียงข้อมูลเชิงลึกเพียงไม่กี่เหตุการณ์ที่สร้างขึ้นนี้โดยใช้ดาราศาสตร์หลายตำแหน่ง:
* รังสีแกมมา: แสงไฟเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการรวมดาวนิวตรอนอย่างชัดเจนและจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าการระเบิดของซุปเปอร์โนวาทำงานอย่างไร Richard O'Shaughnessy อธิบายจากสถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์และสมาชิกของทีม LIGO “ การตรวจวัดรังสีแกมม่าเริ่มต้นเมื่อรวมกับการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงนั้นเป็นการยืนยันทฤษฎีทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ซึ่งคาดการณ์ว่าคลื่นความโน้มถ่วงควรเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง” เขากล่าว
* แหล่งที่มาของทองคำและทองคำขาว:“ การสำรวจเหล่านี้เผยให้เห็นลายนิ้วมือโดยตรงขององค์ประกอบที่หนักที่สุดในตารางธาตุ” เอโดะเบอร์เกอร์จากศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ดสมิ ธ โซเนียนกล่าวโดยกล่าวในการบรรยายสรุป “ การชนกันของดาวนิวตรอนสองดวงทำให้เกิดมวลของโลกถึง 10 เท่าในทองคำและทองคำขาวเพียงลำพัง ลองคิดดูว่าวัสดุเหล่านี้กำลังบินออกมาจากเหตุการณ์นี้ในที่สุดพวกเขาก็รวมเข้ากับองค์ประกอบอื่น ๆ เพื่อก่อตัวดาวฤกษ์ดาวเคราะห์ชีวิต ... และเครื่องประดับ
Berger ได้เพิ่มสิ่งอื่นที่ต้องคำนึงถึง: การระเบิดของซูเปอร์โนวาดั้งเดิมของดาวเหล่านี้สร้างธาตุหนักทั้งหมดให้เป็นเหล็กและนิกเกิล จากนั้นใน kilonova ในระบบนี้เราสามารถเห็นประวัติที่สมบูรณ์ของตารางธาตุทางสังคมขององค์ประกอบที่หนักหนาสาหัส
ธรรมด๊าธรรมดากล่าวว่าเมื่อคุณแยกลายเซ็นของธาตุหนักออกเป็นสเปกตรัมคุณจะสร้างรุ้ง “ ดังนั้นจึงมีหม้อทองคำอยู่ปลายรุ้งอย่างน้อยหนึ่งกิโลสายรุ้ง” เขาพูดติดตลก
* ดาราศาสตร์ฟิสิกส์นิวเคลียร์: “ ในที่สุดการสังเกตเพิ่มเติมเช่นการค้นพบนี้จะบอกให้เราทราบว่านิวเคลียสในร่างกายของเราทำงานอย่างไร” โอแอลชัคเนสซีกล่าว “ ผลกระทบของแรงโน้มถ่วงต่อดาวนิวตรอนจะบอกเราว่าลูกบอลนิวตรอนขนาดใหญ่มีพฤติกรรมอย่างไรและโดยการอนุมานลูกบอลนิวตรอนและโปรตอนลูกเล็ก ๆ - สิ่งที่อยู่ภายในร่างกายของเราซึ่งประกอบด้วยมวลส่วนใหญ่ของเรา”; และ
จักรวาลวิทยา: -“ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดได้อย่างอิสระว่าเอกภพกำลังขยายตัวเร็วเพียงใดโดยการเปรียบเทียบระยะทางกับกาแลคซีที่มีแสงจ้าสว่างและระยะทางที่สรุปจากการสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงของเรา
“ ความสามารถในการศึกษาเหตุการณ์เดียวกันกับคลื่นความโน้มถ่วงและแสงเป็นการปฏิวัติทางดาราศาสตร์อย่างแท้จริง” Tony Piro นักดาราศาสตร์จาก CfA กล่าว “ ตอนนี้เราสามารถศึกษาจักรวาลด้วยยานสำรวจที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงซึ่งสอนสิ่งต่าง ๆ ที่เราไม่เคยรู้จักด้วยอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น”
“ สำหรับฉันแล้วสิ่งที่ทำให้เหตุการณ์นี้น่าทึ่งมากคือไม่เพียง แต่เราตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงเท่านั้น แต่เรายังเห็นแสงผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีหอสังเกตการณ์ 70 แห่งทั่วโลกมองเห็น” David Reitz โฆษกทางวิทยาศาสตร์ของ LIGO กล่าว การบรรยายสรุป “ นี่เป็นครั้งแรกที่จักรวาลให้เราเทียบเท่ากับภาพยนตร์พร้อมเสียง วิดีโอเป็นดาราศาสตร์เชิงสังเกตในช่วงความยาวคลื่นต่างๆและเสียงเป็นคลื่นความโน้มถ่วง "
แหล่งที่มา: หอดูดาว Las Cumbres, กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล, สถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์, Kilonova.org, CfA, การบรรยายสรุป
พอดคาสต์ (เสียง): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 9:12 - 8.4MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
พอดคาสต์ (วิดีโอ): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 9:12 - 74.5MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
