gov-civil-vilareal.ptVesoljski čas se trese: astronomi prvič vidijo črno luknjo, ki poje nevtronsko zvezdo
>Prvič so astronomi odkrili najstrašnejšo stvar v vesolju, ki je pojedla drugo najstrašnejšo stvar: črna luknja, ki požira nevtronsko zvezdo.
To je hkrati eden najbolj kul in najbolj srhljivih rezultatov raziskav, o katerih sem kdaj pisal. Združitev med tema dvema najgostejšima vrstama predmetov v vesolju ustvari a kolosalno eksplozija, ki pa je popolnoma temna. Edini način, da je bil odkrit, ker je dobesedno pretresal tkanino vesolja in časa .
Še bolje? Astronomi so drugo odkrili le deset dni kasneje.
Grozljive dogodke je odkril sodelovanje LIGO-Devica , objekti, namenjeni odkrivanju gravitacijskih valov , dejanski valovi v tkivu vesolja in časa. Einstein je napovedal, da bodo ti valovi nastali s pospeševanjem katere koli mase, vendar so premajhne amplitude in kašasti, da bi jih zaznali, razen če je objekt masiven, gost in trdo pospešen.
Ko pa se črne luknje ali nevtronske zvezde združijo, se objekti, ki so le kilometri v premeru, vendar mase toliko, kot zvezde, pospešujejo drug okoli drugega s hitrostjo drobljenja duše, kar je dovolj za ustvarjanje ostrih gravitacijskih valov. Ti valovi se s svetlobno hitrostjo širijo navzven, vendar z razdaljo oslabijo. Odkrijemo jih lahko na stotine milijonov ali milijard svetlobnih let, vendar so do takrat že tako oslabile, da je raztezanje vesoljskega časa izjemno majhno, zato so bili napovedani pred stoletjem, vendar so bili prvič odkriti šele leta 2015 ( Podrobnosti o tem prvem pomembnem odkritju in o tem, kako vse to deluje, imam v članku iz tistega časa).
Umetniško delo, ki prikazuje združitev nevtronske zvezde (desno) s črno luknjo (levo). Kredit: Carl Knox (OzGrav)
Od takrat je bilo vidnih na desetine dogodkov, večinoma se združujejo pari črnih lukenj, čeprav so bile združitve nevtronskih zvezd opažene tudi dvakrat. Do sedaj pa še niso videli črnih lukenj, ki bi pojedle nevtronsko zvezdo - pravzaprav v naši galaksiji še nikoli niso zaznali dvojnega sistema črne luknje/nevtronske zvezde!
Dogodki so bili zaznani 5. januarja 2020 in 15. januarja 2020 in se imenujejo GW200105_162426 oziroma GW200115_042309 ( GW za gravitacijski val, nato pa so številke za datum in uro dneva, ko so bili zaznani). Prvi (imenujmo ga GW200105) je bil močan signal, vendar je bil jasno viden le v enem od treh detektorjev (drugi je bil takrat izklopljen, v tretjem pa je bil viden le šibko). Drugi (GW200115) je bil viden pri vseh treh*.
Ko gravitacijski val prehaja skozi Zemljo, nam oblika in jakost valov veliko povesta o sistemu, ki jih je ustvaril. Oba dogodka sta bila statistično pomembna (kar pomeni, da astronomi menijo, da sta resnična), v obeh primerih pa sta bili masi združevanja obeh predmetov precej nizki.
Nevtronska zvezda je neverjetno majhna in gosta, ki pakira maso Sonca v kroglo le nekaj kilometrov čez. To umetniško delo prikazuje enega v primerjavi z Manhattanom. Kredit: NASA -jev center Goddard Space Flight Center
Dve komponenti, ki sta se združili v GW200105, sta imeli maso 8,9 oziroma 1,9 -krat večjo maso Sonca (z negotovostmi približno 1,3 in 0,3 -kratne mase Sonca). Prva komponenta je dobro na ozemlju črnih lukenj - najmanjša masa te vrste črnih lukenj je po našem mnenju približno 2,8 -krat večja od Sončeve . Drugi, čeprav je pod to mejo, je skoraj zagotovo nevtronska zvezda : neverjetno gosto jedro velike zvezde, potem ko je zvezda eksplodirala kot supernova. Nevtronijska krogla (tako se imenuje ta snov), velika kot žogica, bi tehtala toliko kot vsak človek na Zemlji skupaj .
Enako velja za drugi dogodek, GW 200115: mase so 5,7 (± 2 ali več) in 1,5 (± 0,5 ali več) krat Sončeve. Torej spet očitno črna luknja in nevtronska zvezda.
Oba sistema sta začela življenje kot dve normalni, a masivni zvezdi, ki krožita drug okoli drugega. Eden je bil verjetno 20 -krat večji od mase Sonca. Hitro je tekel skozi jedrsko gorivo, verjetno le v nekaj milijonih letih. Nato je narasla v rdečo superigansko zvezdo (na primer Antares ali Betelgeuse). Bila je tako velika, da je verjetno za kratek čas zajela ali skoraj zajela spremljevalno zvezdo, in ta druga zvezda bi s prve zvezde potegnila veliko mase, zaradi česar bi postala še bolj masivna.
Prva zvezda je nato eksplodirala in oblikovala črno luknjo. Sčasoma je eksplodirala tudi druga zvezda, ki je oblikovala nevtronsko zvezdo (ali odvisno od začetnih mas in kako hitro je ena izgubila material za drugo, bi lahko bilo obratno). Tako ali tako je ostala nevtronska zvezda, ki kroži okoli črne luknje.
Če bi bila tretja zvezda v sistemu, bi lahko izpodrinila oba, tako da bi krožili bližje skupaj. Ali pa je možno, da sta več milijard let oddajala šibke gravitacijske valove, ko sta krožila, izgubljala energijo in se počasi spirala skupaj. Kakorkoli, sčasoma sta se dovolj zbližala in BANG. Črna luknja je pogoltnila nevtronsko zvezdo.
Mimogrede, če vas zanima: Kaj je ostalo po tem dogodku, je večja in večja črna luknja. To je del celotne črne luknje: Vstopite in zdaj ste del črne luknje.
Orbitalno energijo takega sistema tik pred zadnjim trenutkom je težko dojeti. Dva predmeta, ki skupaj presegajo maso Sonca, se vrtita okoli drugega s skoraj hitrostjo svetlobe. Ta energija mora nekam oditi, ko se oba združita. Kam gre, je v pretresanju vesolja in časa.
4444 pomen angela
Ko se to zgodi, se del mase sistema neposredno pretvori v energijo gravitacijskih valov. To je ogromna količina energije. V teh dveh novih primerih se je nekaj kot polovica mase Sonca pretvorilo v energijo. Upoštevajte, to poteka z enačbo E = mc^2, hitrost svetlobe na kvadrat pa je zelo, zelo veliko število. Zadnji trenutki so trajali le nekaj sekund, vendar je bila količina ustvarjene energije približno enaka 1 00 kvintillijonov krat celotne svetilnosti Sonca (10dvajset) v istem času!
Toda skoraj zagotovo je bilo popolnoma temno. Svetloba sploh ni bila oddana (vsaj noben teleskop ni opazil nobenega bliska in ni bilo nujno pričakovati). Vsa energija je šla v gravitacijske valove. Oba dogodka sta bila oddaljena približno milijardo svetlobnih let in na tej veliki razdalji so signali močno oslabili. Ko so prišli sem, so komaj šepetali. Če sem iskren, bi šepet v bližini detektorjev povzročil veliko večji signal kot ti dogodki.
Takšne združitve so pomembne, ker v resnici ne razumemo popolnoma, kako nastane sistem črne luknje in nevtronske zvezde oziroma kako se sčasoma razvija. Že samo ogled teh dogodkov nam pove, da obstajajo binarni sistemi - dober začetek - in tudi, kako pogosto se dogajajo v našem lokalnem prostoru (od teh bi pričakovali približno eno združitev vsak teden nekje v 2 milijardah svetlobnih letih od nas). Če odkrijejo več, bodo astronomi pomagali ugotoviti, kako se obnašajo te masivne zvezdne dvojčke.
Kar je super! Dokler so daleč. Tak dogodek se mi zdi v redu, ko se zgodi v drugi galaksiji. Tudi bližje bi bilo kul, da bi dobili boljši signal in ga lahko bolje analizirali. Ko pa ena kozmična pošast poje drugo, tako neverjetno in kul, se mi zdi, da mi ne moti sedeža iz nosu.
* Leta 2019 so odkrili podoben dogodek, ko se je velika črna luknja združila s verjetno zelo majhno črno luknjo. Možno je, da je bil drugi objekt izredno masivna nevtronska zvezda, a precej malo verjetno.
