To się zdarza raz na 80 000 lat. Potwierdzono niezwykłe odkrycie

[KopalniaWiedzy.pl 184]

Naukowcy pracujący przy instrumentach LIGO i VIRGO potwierdzili odkrycie, o którym informowaliśmy w sierpniu – po raz pierwszy udało się bezpośrednio zaobserwować fale grawitacyjne oraz emisję światła pochodzące ze zderzenia gwiazd neutronowych.

Gdy wspomniane gwiazdy krążyły wokół siebie doszło do emisji fal grawitacyjnych, które obserwowano przez około 100 sekund. Gdy gwiazdy się zderzyły, rozbłysk światła był widziany z Ziemi po około 2 sekundach od zarejestrowania fal grawitacyjnych. W ciągu dni i tygodni następujących po zderzeniu obserwowano inne rodzaje emisji, w tym emisję w zakresach ultrafioletu, podczerwieni, światło widzialne, fale radiowe i promieniowanie rentgenowskie.

Obserwacje zderzenia gwiazd neutronowych były też niepowtarzalną okazją do przeprowadzenia wielu badań. Na przykład dzięki teleskopom Gemini Obserwatory, Hubble'a i European Very Large Telescope naukowcy dowiedzieli się, że podczas kolizji doszło do syntezy wielu materiałów, w tym złota i platyny. To z kolei pozwoliło na rozwiązanie zagadki pochodzenia pierwiastków cięższych od żelaza.

Możliwość obserwowania rzadkiego wydarzenia zmieniającego nasze rozumienie działania wszechświata jest niezwykle ekscytująca. Dzięki temu wielu specjalistów mogło w końcu osiągnąć postawione sobie cele badawcze i jednocześnie obserwować zjawisko zarówno w formie tradycyjnej jak i fal grawitacyjnych, mówi France A. Cordova, dyrektor National Science Foundation.

Sygnał grawitacyjny GW170817 wykryto po raz pierwszy 17 sierpnia bieżącego roku. Zauważono go w bliźniaczych detektorach LIGO umiejscowionych w Hanford w stanie Waszyngton i Livingston w Luizjanie. Informacje z detektora Virgo z okolic PIzy pozwoliły na ściślejsze określenie źródła sygnału. Mniej więcej w tym samym czasie gdy sygnał został wykryty w jednym z detektorów LIGO teleskop kosmiczny Fermi zarejestrował rozbłysk gamma. Analizy przeprowadzone przy użyciu oprogramowania LIGO-Virgo wykazały, że jest mało prawdopodobne, by sygnały pochodziły z różnych źródeł. Kolejna analiza pokazała, że i drugi z detektorów LIGO zarejestrował wspomniany sygnał. O zjawisku poinformowano ośrodki naukowe na całym świecie, dzięki czemu można było skierować teleskopy w odpowiednie miejsce.

Dane z LIGO pokazały, że w odległości około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi znajdują się dwa krążące wokół siebie obiekty. Masę obu obiektów oszacowano na 1,1-1,6 masy Słońca, co wskazywało, że nie są to czarne dziury, a gwiazdy neutronowe. To było niezwykle cenne odkrycie, gdyż wcześniej rejestrowano wyłącznie fale grawitacyjne pochodzące z czarnych dziur. Taki sygnał trwa ułamki sekund. Tymczasem sygnał z gwiazd neutronowych nie tylko rejestrowano przez 100 sekund, ale też był on obecny we wszystkich częstotliwościach pracy LIGO. Przeprowadzone przez nas analizy wykazały, że sygnał o takiej sile ma miejsce raz na 80 000 lat, mówi Laura Cadonati, profesor fizyki na Georgia Tech. To odkrycie otwiera nowe możliwości przed astrofizyką. Zostanie ono zapamiętane jako jedno z najintensywniej badanych zjawisk astrofizycznych w dziejach, dodaje uczona.

Odkrycie rozwiązało kilka zagadek, na przykład pozwoliło stwierdzić, że krótkotrwałe rozbłyski gamma rzeczywiście mają związek z łączeniem się gwiazd neutronowych, ale pojawiły się też nowe pytania. Na przykład źródło rozbłysku gamma znajdowało się wyjątkowo blisko Ziemi, jednak sam rozbłysk był zadziwiająco słaby jak na tę odległość. Naukowcy już pracują nad modelami wyjaśniającymi, dlaczego tak się stało.

Mimo, że amerykański LIGO jako pierwszy odkrył sygnał, to europejski Virgo odegrał kluczową rolę w badaniach. Jego orientacja względem źródła sygnału w momencie jego zarejestrowania dostarczyła danych, które po połączeniu z danymi z LIGO pozwoliły na precyzyjne zlokalizowanie źródła sygnału. To najdokładniej zlokalizowane ze wszystkich dotychczas odkrytych źródeł fal grawitacyjnych. Tak duża precyzja położenia źródła pozwoliła na przeprowadzenie wielu przełomowych badań, stwierdził Jo van den Brand z Narodowego Holenderskiego Instytutu Fizyki Subatomowej, rzecznik projektu Virgo. To wspaniały przykład efektywności pracy zespołowej, pokazujący jak ważna jest koordynacja i współpraca naukowa, dodaje dyrektor Federico Ferrini z European Gravitational Observatory.

Przed mniej więcej 130 milionami lat dwie gwiazdy neutronowe krążyły wokół siebie w odległości około 300 kilometrów, a im bliżej siebie były, tym większą miały prędkość. Gwiazdy zaburzały czasoprzestrzeń, emitując fale grawitacyjne. W momencie zderzenia połączyły się w jeden ultragęsty obiekt emitując promieniowanie gamma. Teraz pomiary fal grawitacyjnych i promieniowania gamma potwierdziły ogólną teorię względności, która przewiduje, że fale grawitacyjne powinny poruszać się z prędkością światła. Przez najbliższe tygodnie i miesiące teleskopy z całego świata będą obserwowały i badały to, co pozostało ze zderzenia obu gwiazd.

Gdy planowaliśmy LIGO pod koniec lat 80. ubiegłego wieku, wiedzieliśmy, że będziemy potrzebowali całej międzynarodowej sieci obserwatoriów fal grawitacyjnych, w tym obserwatoriów znajdujących się w Europie. Dopiero taka sieć pozwoli na zlokalizowanie źródła fal grawitacyjnych, dzięki czemu można je będzie obserwować za pomocą teleskopów optycznych. Teraz możemy potwierdzić, że sieć obserwatoriów wspaniale działa i wraz z teleskopami optycznymi zapowiada nową erę w astronomii. A będzie jeszcze lepiej, gdyż planowane są obserwatoria w Indiach i Japonii, mówi Fred Raab, odpowiedzialny w LIGO za obserwacje.

LIGO zostało sfinansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki (NSF), a zarządzają nim specjaliści z California Institute of Technology i MIT. Rozbudowa detektora do Advanced LIGO została również sfinansowana przez NSF, ale zyskała też wsparcie finansowe ze niemieckiego Towarzystwa im. Maxa Plancka, brytyjskiego Science and Technology Facilities Council oraz Australian Research Council. W pracach LIGO Scientific Collaboration bierze udział ponad 1200 naukowców z około 100 instytucji z całego świata.

Z kolei w prace Virgo zaangażowanych jest ponad 280 naukowców z 20 europejskich instytucji badawczych m.in. z Francji, Włoch, Holandii, Węgier, Polski i Hiszpanii. Detektor Virgo znajduje się w Pizie w European Gravitational Observatory, które jest finansowane ze środków francuskich, włoskich i holenderskich.

« powrót do artykułu

[Sławko 34]

Gdy gwiazdy się zderzyły, rozbłysk światła był widziany z Ziemi po około 2 sekundach od zarejestrowania fal grawitacyjnych.

To był na pewno rozbłysk światła, a nie gamma? Ja czytałem gdzieś, że po dwóch sekundach dotarł do nas rozbłysk gamma.

teleskop kosmiczny Fermi zarejestrował rozbłysk gamma

Otóż to. Co pozwoliło na jeszcze dokładniejsze zlokalizowanie zdarzenia.

[tempik 38]

Wydaje mi się że gwiazdy neutronowe są jednolite i przy rozgrywaniu/łączeniu ich nie ma otoczki która mogłaby zatrzymać i spowolnić emisję dłuższych fal(jak przy supernowych). Więc równo startuje podczerwień,gamma i cała reszta i jednocześnie dociera do Ziemi.

[Sławko 34]

Też jestem przekonany, że start emisji wszystkich fal następuje niemal w tym samym momencie, ale rozchodzą się z różną prędkością. Próżnia kosmiczna nie jest czystą próżnią i takie światło dociera do Ziemi z opóźnieniem - w tym przypadku było to aż prawie dwa miesiące. Zastanawiam się, czy z tego opóźnienia nie dałoby się wyliczyć średniej gęstości kosmicznej, międzygalaktycznej "atmosfery".

Edited October 17, 2017 by Sławko

[pogo 95]

Ehh...

Emisja gamma to też światło, ale daleko poza zakresem światła widzialnego.

Spowolnienie światła w przestrzeni kosmicznej jest znikome, a nawet jeśli by następowało to ostatnim promieniowaniem, które by do nas dotarło byłoby promieniowanie gamma, bo ono, jako że ma największą energię, jest najbardziej podatne na spowolnienie w ośrodku (tak jak niebieskie światło bardziej zwalnia od czerwonego w pryzmacie), a jednak to promieniowanie gamma dotarło jako pierwsze.

@@Sławko, nie wiem skąd Ci się wzięły 2 miesiące, jak w artykule jest mowa o 2 sekundach.

 

Swoją drogą światło o różnych częstotliwościach nie jest emitowane jednocześnie podczas takich zdarzeń. Najwięcej energii wyzwala się na samym początku i wtedy idzie gamma. Potem jest promieniowanie powstałe podczas stabilizacji nowo-powstałego obiektu i ono ma już mniejszą energię. Do tego dochodzi promieniowanie wtórne z podgrzania okolicznych gazów, a może nawet samej materii wyrzuconej podczas zderzenia, co pojawia się pewnie jeszcze później.

To nie było zderzenie 2 kulek plasteliny, a zdarzenie, które miało wiele odrębnych etapów, którym z kolei towarzyszyły różne emisje. Zresztą nawet zderzenie 2 kulek plasteliny nie jest aż tak proste...

[thikim 68]

"Przeprowadzone przez nas analizy wykazały, że sygnał o takiej sile ma miejsce raz na 80 000 lat"

Gdzie? Na Ziemi? We Wszechświecie?

[Jarkus 30]

Na Ziemi = w obserwowalnym z Ziemi wszechświecie. Tak to rozumiem.

[thikim 68]

Byłoby to dość niezwykłe że zjawisko zachodzące raz na 80 000 lat akurat mamy szczęście obserwować, przypadkowo akurat tuż po zbudowaniu narzędzi które mogą je zaobserwować.

[pogo 95]

Bo to wszystko jest spisek. Tak jak huragany są wytwarzane przez ludzi (nie pamiętam już po co), tak i gwiazdy neutronowe są celowo zderzane aby pokazać jak genialne narzędzie tworzymy i żeby dało się wyciągnąć kolejną kasę na "badania". A poza tym, to Ziemia jest płaska i to co widzimy nad nami to projekcja wyświetlana na wielkim półkulistym ekranie LCD.

 

Edit:

a tak bardziej serio, to też mnie to dziwi... Coś musi być nie tak z tymi szacunkami, albo wzięli zbyt wąski przedział dla "sygnału o TAKIEJ sile", bo co miesiąc powinny być sygnały o większej lub mniejszej sile...

Edited October 20, 2017 by pogo

[ex nihilo 113]

 

To ze strony LIGO (https://www.ligo.caltech.edu/page/press-release-gw170817).

Wynikałoby z tego, że < 1:80000 l. to pdp błędu - odpowiednik nsigma. Podane jest to zaraz po "signal-to-noise".

To samo zresztą wynika z tego fragmentu:

“Our background analysis showed an event of this strength happens less than once in 80,000 years by random coincidence, so we recognized this right away as a very confident detection and a remarkably nearby source,” adds Laura Cadonati, professor of physics at Georgia Tech and deputy spokesperson for the LIGO Scientific Collaboration.

 

Czyli luzik... czekamy na następne

[thikim 68]

 

 

Przeprowadzone przez nas analizy wykazały, że sygnał o takiej sile ma miejsce raz na 80 000 lat

Czyli tak jakby przeciwnie do tego zdania

[ex nihilo 113]

No jakby...

Ale gdyby przed "sygnał" wsadzić "przypadkowy" lub "błędny", i przed "raz" "mniej niż", to by było mniej więcej ok.

A gdyby jeszcze zamienić "ma miejsce" na "może się zdarzyć", to by było już całkiem ok.

Edited October 21, 2017 by ex nihilo

[thikim 68]

Jedno co jest fajne to że za naszego życia pojawiły się te "grawitacyjne teleskopy" można by je nazwać "graskopy"

Więc odkryć w tej dziedzinie w najbliższych latach brakować nie będzie.

Kto wie czy to nie pociągnie za sobą rewolucji odnośnie naszej wiedzy o Wszechświecie.

Edited October 21, 2017 by thikim

[ex nihilo 113]

Albo "grawiskopy" lub "grawitoskopy".

Najważniejsze w tym chyba jest potwierdzenie założeń teoretycznych.

Co dalej? Toto działa praktycznie na granicy teoretycznych możliwości pomiarowych, czyli raczej rejestrowane będą zdarzenia podobne do dotychczasowych jeśli chodzi o skalę, odległość itd. Tą granicę trudno chyba będzie przeskoczyć o rzędy wielkości. Czyli jakichś superrewelacji i  rewolucji się raczej nie spodziewam. Ale... jak zwykle - cholera wie i nadzieję można mieć

Edited October 22, 2017 by ex nihilo

[thikim 68]

Działa na granicy ale jest planowany ten grawiskop w kosmosie.

https://pl.wikipedia.org/wiki/Laser_Interferometer_Space_Antenna_(obserwatorium_kosmiczne)

I to powinno dać lepsze rezultaty co prawda w innym zakresie częstotliwości.

Ciekawe jest to że może uda się odkryć reliktowe promieniowanie grawitacyjne

[ex nihilo 113]

Tak, znam to. Ale to raczej też nie da rzędów wielkości. Tu już zaczynają działać ograniczenia czysto fizyczne, a nie tylko techniczne.

[thikim 68]

Ale da inny zakres. Wystarczy do łapania fal z bliższej okolicy ale przy innego rodzaju wydarzeniach, innych masach.

Ja tam stawiam że nagle ilość wykrywanych fal gwałtownie wzrośnie. A wraz z nią nasza wiedza.

Może kiedyś uda nam się wysłać sondy daleko na odległą orbitę Słońca i osiągnąć grawitoskopy o wielkościach rzędu biliona km

Edited November 23, 2017 by thikim