Năm 2017, LIGO (Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser) và Xử Nữ đã phát hiện ra sóng hấp dẫn đến từ sự hợp nhất của hai ngôi sao neutron. Họ đặt tên cho tín hiệu đó là GW170817. Hai giây sau khi phát hiện ra nó, vệ tinh NASA Fermi của NASA đã phát hiện một vụ nổ tia gamma (GRB) có tên GRB170817A. Trong vài phút, các kính viễn vọng và đài quan sát trên khắp thế giới đã tôn vinh sự kiện này.
Kính thiên văn vũ trụ Hubble đóng một vai trò trong phát hiện lịch sử này về việc hai ngôi sao neutron hợp nhất. Bắt đầu từ tháng 12 năm 2017, Hubble đã phát hiện ra ánh sáng có thể nhìn thấy từ sự hợp nhất này và trong năm rưỡi tiếp theo, nó đã biến chiếc gương mạnh mẽ của mình trên cùng một vị trí hơn 10 lần. Kết quả?
Hình ảnh sâu sắc nhất về hậu quả của sự kiện này, và một chi tiết đầy khoa học.
Đây là lần tiếp xúc sâu sắc nhất mà chúng tôi từng có về sự kiện này dưới ánh sáng nhìn thấy được, ông nói, phía Tây Bắc, ông Wen-fai Fong, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. Hình ảnh càng sâu, chúng ta càng có nhiều thông tin.
Ngoài việc cung cấp một hình ảnh sâu sắc về sự kết hợp sau khi sáp nhập, Hubble còn tiết lộ một số bí mật bất ngờ của chính vụ sáp nhập, máy bay phản lực mà nó tạo ra và một số chi tiết về bản chất của vụ nổ tia gamma ngắn.
Đối với nhiều nhà khoa học, GW170817 là phát hiện quan trọng nhất của LIGO, cho đến nay. Phát hiện này đã giành giải thưởng Đột phá của năm 2017 từ tạp chí Khoa học. Mặc dù va chạm hoặc sáp nhập giữa hai ngôi sao neutron đã được nói đến nhiều, đây là lần đầu tiên các nhà vật lý thiên văn có thể quan sát được một. Bởi vì họ cũng quan sát thấy nó trong cả ánh sáng điện từ và sóng hấp dẫn, đây cũng là lần quan sát đa sứ giả đầu tiên giữa hai dạng bức xạ này, như đã nói trong một thông cáo báo chí.
Nó một phần hoàn cảnh đã làm điều này xảy ra. GW170817 khá gần Trái đất về mặt thiên văn học: chỉ cách 140 triệu năm ánh sáng trong thiên hà hình elip NGC 4993. Nó rất sáng và dễ tìm.
Sự va chạm của hai ngôi sao neutron đã gây ra một kilonova. Họ đã gây ra khi hai ngôi sao neutron hợp nhất như thế này hoặc khi một ngôi sao neutron và một lỗ đen hợp nhất. Một kilonova sáng hơn khoảng 1000 lần so với nova cổ điển, xảy ra trong hệ sao nhị phân khi sao lùn trắng và bạn đồng hành của nó hợp nhất. Độ sáng cực cao của một kilonova là do các nguyên tố nặng hình thành sau khi sáp nhập, bao gồm cả vàng.
Việc sáp nhập đã tạo ra một luồng vật chất di chuyển với tốc độ gần bằng ánh sáng khiến cho hậu quả khó nhìn thấy. Mặc dù máy bay phản lực đâm vào vật liệu bao quanh là điều làm cho sự hợp nhất trở nên sáng sủa và dễ nhìn, nhưng nó cũng che khuất hậu quả của sự kiện. Để thấy được hậu quả, các nhà vật lý thiên văn phải kiên nhẫn.
Cho chúng tôi thấy hậu quả, kilonova phải di chuyển ra khỏi đường, giáo sư Fong nói. Chắc chắn, khoảng 100 ngày sau khi sáp nhập, kilonova đã chìm vào quên lãng, và hậu quả đã qua. Tuy nhiên, hậu quả rất mờ nhạt, tuy nhiên, để nó đến các kính thiên văn nhạy cảm nhất để chụp nó.
Đó là nơi mà Kính viễn vọng Không gian Hubble xuất hiện. Vào tháng 12 năm 2017, Hubble đã nhìn thấy ánh sáng có thể nhìn thấy từ sự kết hợp của Lát sau. Từ đó đến tháng 3 năm 2019 Hubble đã truy cập lại chế độ phát sau 10 lần nữa. Hình ảnh cuối cùng là hình ảnh sâu nhất, với không gian đáng kính, phạm vi nhìn chằm chằm vào vị trí xảy ra vụ sáp nhập trong 7,5 giờ. Từ hình ảnh này, các nhà vật lý thiên văn biết rằng ánh sáng khả kiến cuối cùng đã biến mất, 584 ngày sau khi hai ngôi sao neutron hợp nhất.
Hậu quả của sự kiện là chìa khóa, và nó mờ nhạt. Để nhìn thấy nó và nghiên cứu nó, nhóm nghiên cứu đã phải loại bỏ ánh sáng khỏi thiên hà xung quanh, NGC 4993. Ánh sáng thiên hà rất phức tạp và theo cách nói, nó sẽ lây nhiễm vào tia sáng và làm suy giảm kết quả .
Để đo chính xác ánh sáng từ hào quang, bạn phải lấy đi tất cả ánh sáng khác, Peter nói, Peter Blanchard, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ ở CIERA và là tác giả thứ hai của nghiên cứu. Thủ phạm lớn nhất là ô nhiễm ánh sáng từ thiên hà, cấu trúc cực kỳ phức tạp.
Nhưng giờ họ đã có 10 hình ảnh Hubble của chế độ phát sáng để làm việc. Trong những hình ảnh này, kilonova đã biến mất và chỉ còn lại hào quang. Trong hình ảnh cuối cùng, hào quang cũng biến mất. Họ phủ lên hình ảnh cuối cùng lên 10 hình ảnh khác của hào quang và sử dụng thuật toán họ đã loại bỏ một cách tỉ mỉ tất cả ánh sáng từ các hình ảnh Hubble trước đó hiển thị hào quang. Từng pixel theo pixel.
Cuối cùng, họ đã có một loạt hình ảnh theo thời gian, chỉ hiển thị phần hào quang mà không có bất kỳ sự ô nhiễm nào từ thiên hà. Hình ảnh đã đồng ý với các dự đoán được mô hình hóa, và nó cũng là chuỗi hình ảnh thời gian chính xác nhất của sự kiện hào quang.
Sự phát triển của độ sáng hoàn toàn phù hợp với các mô hình lý thuyết của máy bay phản lực của chúng tôi Lau cũng đồng ý hoàn toàn với những gì radio và tia X đang nói với chúng ta.
Vậy họ đã tìm thấy gì trong những hình ảnh này?
Trước hết, khu vực mà các ngôi sao neutron hợp nhất không tập trung nhiều cụm sao, điều mà các nghiên cứu trước đây dự đoán sẽ là trường hợp.
Các nghiên cứu trước đây đã đề xuất rằng các cặp sao neutron có thể hình thành và hợp nhất trong môi trường dày đặc của cụm sao cầu, theo ông F Fong. Những quan sát của chúng tôi cho thấy, chắc chắn không phải là trường hợp của vụ sáp nhập sao neutron này.
Fong cũng nghĩ rằng công việc này đã làm sáng tỏ những vụ nổ tia gamma. Cô ấy nghĩ rằng những vụ nổ ở xa đó thực sự là những vụ sáp nhập sao neutron như GW170817. Tất cả họ đều sản xuất máy bay phản lực tương đối, theo Fong, nó chỉ là họ mà họ nhìn từ các góc độ khác nhau.
Các nhà vật lý thiên văn thường nhìn thấy những tia nước này từ các tia gamma nổ từ một góc khác so với GW170817, thường là đầu. Nhưng GW170817 được nhìn từ góc 30 độ. Điều đó chưa bao giờ được nhìn thấy trong ánh sáng quang học.
Cấm GW170817 là lần đầu tiên chúng tôi có thể nhìn thấy máy bay phản lực ngoài trục, theo chiều dọc. Chuỗi thời gian mới chỉ ra rằng sự khác biệt chính giữa GW170817 và các vụ nổ tia gamma ngắn ở xa là góc nhìn.
Một bài viết phác thảo những kết quả này sẽ được công bố trên Tạp chí Vật lý thiên văn trong tháng này. Nó có tiêu đề là mạng Hậu quả quang học của GW170817: Một máy bay phản lực có cấu trúc ngoài trục và các ràng buộc sâu sắc đối với nguồn gốc cụm sao. Nó có thể xem được tại liên kết trên tại arxiv.org.
Hơn:
- Tài liệu nghiên cứu: Hậu quả quang học của GW170817: Máy bay phản lực có cấu trúc ngoài trục và các ràng buộc sâu trên nguồn gốc cụm sao cầu
- Thông cáo báo chí: Afterglow làm sáng tỏ bản chất, nguồn gốc của các vụ va chạm sao neutron
- LIGO / Virgo: DAWN CỦA ASTROPHYSICS AULOPHYSICS: QUAN SÁT CỦA MỘT NỀN TẢNG NGÔI SAO NEUTRON
