2017. aasta augustis toimus järjekordne oluline läbimurre, kui laserinterferomeetri gravitatsiooniliste lainete vaatluskeskus (LIGO) tuvastas lained, mis arvati olevat põhjustatud neutrontähtede ühinemisest. Vahetult pärast seda suutsid LIGO, Advanced Virgo ja Fermi gammakiire kosmoseteleskoobi teadlased kindlaks teha, kus taevas see sündmus (tuntud kui kilonova) aset leidis.
See allikas, tuntud kui GW170817 / GRB, on olnud paljude järelkontrollide eesmärk, kuna usuti, et liitmine võis põhjustada musta augu tekkimise. NASA Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskuse andmeid pärast sündmust analüüsinud meeskonna uue uuringu kohaselt saavad teadlased nüüd suurema usaldusega öelda, et ühinemine lõi meie galaktikas uue musta augu.
Uuring pealkirjaga "GW170817 tegi kõige tõenäolisemalt musta augu" ilmus hiljuti Astrofüüsika ajakirjade kirjad. Uuringut juhtis San Antonio Trinity ülikooli füüsika ja astronoomia abiprofessor David Pooley ning uuringusse kaasati Austini Texase ülikooli, Berkeley California ülikooli ja Nazarbajevi ülikooli energeetilise kosmose laboratooriumi töötajad Kasahstanis.
Uuringu huvides analüüsis meeskond Chandra röntgenikiirguse andmeid, mis olid võetud päevade, nädalate ja kuude jooksul pärast seda, kui LIGO tuvastas gravitatsioonilained ja NASA Fermi missiooni abil gammakiired. Kui peaaegu iga maailma teleskoop oli allikat jälginud, olid röntgenkiirguse andmed kriitilise tähtsusega, et mõista, mis juhtus pärast kahe neutronitähe kokkupõrget.
Kui Chandra vaatlusel kaks kuni kolm päeva pärast sündmust ei õnnestunud röntgenikiirguse allikat tuvastada, siis hilisemad vaatlused, mis tehti 9, 15 ja 16 päeva pärast sündmust, tuvastasid. Allikas kadus mõneks ajaks, kui GW170817 möödus Päikese taga, kuid umbes 110 ja 160 päeva pärast sündmust tehti täiendavaid vaatlusi, mis mõlemad näitasid märkimisväärset helendamist.
Kui LIGO andmed andsid astronoomidele objektiivi massi kohta hea hinnangu pärast neutronitähtede ühinemist (2,7 päikesemassi), siis sellest ei piisanud, et teha kindlaks, millest see sai. Põhimõtteliselt tähendas see massikogus seda, et see oli kas kõige massiivsem neutronitäht, mida eales leitud või madalaima massiga must auk, mida eales leitud (eelmised rekordiomanikud olid neli või viis Päikese massi). Nagu Dave Pooley NASA / Chandra pressiteates selgitas:
“Kuigi neutronitähed ja mustad augud on müstilised, oleme palju neid kogu universumis uurinud teleskoopide abil nagu Chandra. See tähendab, et meil on nii andmeid kui ka teooriaid selle kohta, kuidas me eeldame, et sellised objektid röntgenikiirgustes käituvad. ”
Kui neutronitähed ühineksid raskema neutronitähe moodustamiseks, siis eeldaksid astronoomid, et see kiiresti pöörleb ja genereerib väga tugeva magnetvälja. See oleks loonud ka suure energiatarbega osakeste mulli, mille tulemuseks oleks ere röntgenkiirgus. Chandra andmetest selgus aga röntgenkiirguse emissioon, mis oli mitusada korda väiksem kui massiivsel, kiiresti pöörleval neutrontähel võib oodata.
Võrreldes Chandra tähelepanekuid NSF-i Karl G. Jansky väga suure massiivi (VLA) vaatlustega, suutsid Pooley ja tema meeskond ka järeldada, et röntgenkiirguse kiirgus oli tingitud täielikult lööklainast, mille põhjustas ühinemine, mis purunes ümbritsevasse gaas. Ühesõnaga, neutronitähest tulenevatel röntgenikiirtel polnud ühtegi märki.
See tähendab kindlalt, et saadud objekt oli tegelikult must auk. Kui need kinnitatakse, osutavad need tulemused sellele, et musta augu moodustumine võib mõnikord olla keeruline. Põhimõtteliselt oleks GW170817 olnud kahe tähe supernoova plahvatuse tagajärg, mis jättis kaks neutronitähte maha piisavalt tihedal orbiidil, et nad lõpuks kokku said. Nagu Pawan Kumar selgitas:
„Võib-olla vastasime sellele pimestava sündmuse ühele kõige põhilisemale küsimusele: mida see tegi? Astronoomid on juba ammu kahtlustanud, et neutrontähtede ühinemised moodustavad musta augu ja tekitavad kiirguspurskeid, kuid meil ei olnud selle jaoks seni kindlat alust. "
Tulevikku vaadates võiks Pooley ja tema kolleegide esitatud väiteid tulevaste röntgen- ja raadiovaatluste abil testida. Sellega seoses oleks eriti abiks järgmise põlvkonna instrumendid - näiteks Lõuna-Aafrikas ja Austraalias ehitatav ruutkilomeetrite array (SKA) ja ESA kõrgtehnoloogilise astrofüüsika kõrgtehnoloogia teleskoop (Athena +).
Kui jäänuks osutub lõpuks tugeva magnetväljaga massiivne neutronitäht, peaks lähiaasta lähiaastatel röntgenikiirguse ja raadiolainepikkustes palju eredamaks muutuma, kuna suure energiatarbega mull jõuab aeglustuva šokini Laine. Löögilaine nõrgenedes loodavad astronoomid, et see muutub nõrgemaks, kui see oli hiljuti täheldatud.
Sellegipoolest pakuvad GW170817 tulevased vaatlused palju teavet, väidab ka Texase ülikoolist pärit uuringu kaasautor J. Craig Wheeler. "GW170817 on astronoomiline sündmus, mida antakse edasi," ütles ta. "Me õpime sellest sündmusest nii palju teada kõige tihedamate teadaolevate objektide astrofüüsikat."
Kui need järelvaatused leiavad, et ühinemise tulemusel on tekkinud raske neutronitäht, seaks see avastus kahtluse alla teooriad neutronitähtede struktuuri ja selle kohta, kui suureks nad võivad saada. Teisest küljest, kui nad leiavad, et see moodustas pisikese musta augu, vaidlustab see astronoomide arusaama mustade aukude madalamatest massipiiridest. Astrofüüsikute jaoks on see põhimõtteliselt win-win stsenaarium.
Kaasautorina lisas Bruke Grossan Berkeley California ülikoolist:
„Minu karjääri alguses võisid astronoomid jälgida ainult neutronitähti ja musti auke meie enda galaktikas ning nüüd jälgime neid eksootilisi tähti kogu kosmoses. Milline põnev aeg on elus olla, et näha selliseid instrumente nagu LIGO ja Chandra, mis näitavad meile nii palju põnevat, mida loodus pakub. ”
Tõepoolest, kaugemale kosmosesse vaatamine ja ajas sügavamale on palju varem tundmatu Universumi kohta paljastanud. Ja kui täiustatud instrumente töötatakse välja üksnes selleks, et uurida astronoomilisi nähtusi üksikasjalikumalt ja veelgi suurema vahemaa tagant, näib, et meil võiks olla piiratut. Ja vaadake kindlasti seda videot GW170817 ühinemisest, tänu Chandra röntgenikiirguse vaatluskeskusele:
