Denník N

Po prvý raz v dejinách vedci pozorovali svetlo zo zdroja gravitačných vĺn

Umelcova predstava explózie kilonovy. Vedci pozorovali gravitačné vlny a elektromagnetické žiarenie pochádzajúce z tohto zdroja. Foto – ESO
Umelcova predstava explózie kilonovy. Vedci pozorovali gravitačné vlny a elektromagnetické žiarenie pochádzajúce z tohto zdroja. Foto – ESO

Z toho istého zdroja vedci pozorovali elektromagnetické žiarenie aj gravitačné vlny. Ide o triumf teoretickej astrofyziky, povedal o pozorovaniach vedec.

V noci zo 17. na 18. augusta zaznamenali vedci doposiaľ nevídaný úkaz. Po prvý raz v dejinách pozorovali gravitačné vlny a elektromagnetické žiarenie (svetlo) pochádzajúce z jedného zdroja.

Na tomto prevratnom objave sa podieľalo celkovo až 70 ďalekohľadov po celom svete, vrátane Hubblovho vesmírneho teleskopu.

Všetky boli v priebehu pár hodín namierené tým istým smerom, konkrétne na pomerne široký región južnej oblohy – až 35 štvorcových stupňov (pre porovnanie by sa doň vošiel Mesiac v splne niekoľko stokrát).

Ukázalo sa, že zdrojom gravitačných vĺn a žiarenia gama bola zrážka dvoch neutrónových hviezd. Tomuto doposiaľ nepozorovanému javu sa hovorí kilonova; jej existencia sa predpokladá už vyše 30 rokov.

Už dva mesiace sa v astrofyzikálnych kruhoch šepkalo, že došlo k podobnému objavu, no úvahy sa potvrdili až dnes, keď o objave prehovorili na konferencii Európskeho južného observatória v nemeckom Garchingu.

Spolupráca 70 ďalekohľadov

Čo sa však vlastne udialo? Dvojica detektorov, LIGO a Virgo, zachytila v priebehu dňa gravitačné vlny, ktoré práve prechádzali cez Zem. Išlo v poradí už o piate pozorovanie gravitačných vĺn.

Tento úkaz, ktorý astrofyzici pomenovali ako GW170817, bol po dvoch sekundách nasledovaný krátkym zábleskom žiarenia gama v rovnakej oblasti oblohy. Svetelný záblesk bol zachytený kozmickými laboratóriami Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope, NASA) a INTEGRAL (INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory, ESA).

Na základe týchto dát sa na uvedenú oblasť oblohy v noci zamerali ďalekohľady Európskeho južného observatória, napríklad VISTA (Visible and Intrared Survey Telescope for Astronomy), VST (VLT Survey Telescope), REM (Rapid Eye Mount), ale aj LCO (Las Cumbred Observatory) a DECam (Cerro Tololo Inter-American Observatory).

Zdroj gravitačných vĺn a žiarenia napokon ako prvý zaznamenal ďalekohľad Swope.

Snímka zobrazuje pohľad na galaxiu NGC 4993, ktorá sa nachádza 130 miliónov svetelných rokov od nás. Na nočnej oblohe ju nájdeme v súhvezdí Hydry. Červenou šípkou je označená pozorovaná kilonova, zrážka dvoch neutrónových hviezd. Foto – ESO

Objekt, z ktorého pochádzali vlny a žiarenie, sa údajne nachádzal v súhvezdí Hydry v blízkosti šošovkovej galaxie NGC 4993. VISTA v približne rovnakom čase pozorovala totožný objekt v infračervenom spektre.

S postupom noci sa s pozorovaniami pridávali havajské teleskopy Pan-STARRS a Subaru. Pozorovania pokračovali počas celého augusta.

„Existuje iba veľmi málo príležitostí, keď majú vedci možnosť byť svedkami novej éry od jej samotného počiatku. Presne to sa práve stalo!“ povedala Elena Pian, hlavná autorka štúdie v Nature, kde vedci opísali uvedený jav.

Prvá pozorovaná „kilonova“

Pozorovaný objekt sa od nás nachádza asi 130 miliónov svetelných rokov. Astronómovia predpokladajú, že išlo o zrážku dvoch neutrónových hviezd.

Neutrónové hviezdy sú veľmi hmotné, no pomerne malé objekty, ktoré predstavujú konečné štádium vývoja veľmi hmotných hviezd. Majú veľmi veľkú hustotu (vyše 1014 g/cm3). Skladajú sa prevažne z neutrónov, ktoré vďaka veľmi veľkej gravitácii vznikajú priamo v týchto hviezdach zlúčením protónov a elektrónov.

Splynutie dvoch takýchto hviezd predstavuje veľmi divokú udalosť, pri ktorej by teoreticky malo dôjsť k periodickým zmenám v časopriestore a zároveň k vzniku krátkych zábleskov žiarenia gama.

Vedci navyše predpokladali, že by takáto zrážka mala byť sprevádzaná tisíckrát intenzívnejším žiarením než výbuch supernovy (javu sa hovorí „kilonova“).

Umelcova predstava zrážky dvoch neutrónových hviezd, ktoré sú široké iba niekoľko desiatok kilometrov, no vážia približne rovnako ako naše Slnko. Ich gravitácia je natoľko silná, že sa v nej elektróny zlučujú s protónmi a vytvárajú neutróny. Ich zrážke sa hovorí kilonova a do tohto augusta sme ju ešte nepozorovali. Foto – ESO

Potvrdenie teórií

Pozorovanie gravitačných vĺn a žiarenia gama v takmer rovnaký moment naznačuje, že pozorovaný objekt mohol byť skutočne kilonovou. Navyše, namerané údaje dobre sedia s teoretickými výpočtami a predpoveďami.

Farba kilonovy sa má po splynutí neutrónových hviezd zmeniť z modrej na červenú. Presne to astronómovia pozorovali.

„Keď sa na našich obrazovkách objavilo spektrum, uvedomil som si, že ide o najneobvyklejší jav, aký som kedy pozoroval. Dovtedy som nič podobné nevidel. Naše dáta, spolu s dátami iných výskumných skupín, dokázali, že nešlo o supernovu alebo premennú hviezdu, ale o niečo nevídané a pozoruhodné,“ povedal Stephen Smartt, ktorý viedol pozorovania pomocou programu ePESSTO.

Splynutie neutrónových hviezd je sprevádzané tvorbou ťažkých chemických prvkov, ako napríklad zlato či platina. Dáta z ePESSTO a VLT potvrdili aj prítomnosť cézia a telúru.

„Dáta, ktoré sme doteraz dostali, sú v neuveriteľnom súlade s teóriou. Ide o triumf teoretickej astrofyziky,“ vraví Stefano Covino, hlavný autor jedného z článkov v Nature, kde opísali tento úžasný objav.

Dostupné z: Nature, Astrophysical Journal Letters, Nature, Nature Astronomy, Astrophysical Journal Letters, Astrophysical Journal Letters.

Vesmír

Veda

Teraz najčítanejšie