16-oktabr kuni astronomlar 17-avgust kuni tarixda birinchi marta ikki to‘lqinning qo‘shilishi natijasida gravitatsiya to‘lqinlarini qayd etganliklarini ma’lum qilishdi. neytron yulduzlari. Kuzatishlar bilan 70 ta olimlar guruhi shug'ullandi va 4600 astronom ushbu voqeaga bag'ishlangan maqolalardan birining hammualliflariga aylandi - dunyodagi barcha astronomlarning uchdan biridan ko'prog'i. Uzoq maqoladagi N + 1 sayti nima uchun bu muhim kashfiyot ekanligini va qanday savollarga javob berishini tushuntirdi.

Bu qanday sodir bo'ldi?

2017-yil 17-avgust kuni Moskva vaqti bilan 15:41:04 da Xanforddagi (Vashington) LIGO observatoriyasining detektori rekord uzunlikdagi tortishish to‘lqinini eshitdi - signal taxminan yuz soniya davom etdi. Bu juda uzoq vaqt - taqqoslash uchun, tortishish to'lqinlarining oldingi to'rtta fiksatsiyasi uch soniyadan ko'p bo'lmagan. Avtomatik bildirishnomalar dasturi ishga tushirildi. Astronomlar ma’lumotlarni tekshirib ko‘rdi: ma’lum bo‘lishicha, ikkinchi LIGO detektori (Luiziana shtatida) ham to‘lqinni aniqlagan, biroq qisqa muddatli shovqin tufayli avtomatik tetik ishlamagan.

Hanforddagi detektordan 1,7 soniya kechroq, undan mustaqil ravishda, Fermi va Integral teleskoplarining avtomatik tizimi, koinotdagi eng yuqori energiya hodisalarini kuzatuvchi kosmik gamma-nurli observatoriyalar ishladi. Asboblar yorqin chaqnashni aniqladilar va taxminan uning koordinatalarini aniqladilar. Gravitatsion signaldan farqli o'laroq, chaqnash faqat ikki soniya davom etdi. Qizig'i shundaki, Rossiya-Yevropa "Integral" asosiy detektorning "periferik ko'rish" - "himoya kristallari" bilan gamma-nurlarining portlashini payqadi. Biroq, bu signal triangulyatsiyasiga to'sqinlik qilmadi.

Taxminan bir soat o'tgach, LIGO tortishish to'lqinlari manbasining mumkin bo'lgan koordinatalari haqida ma'lumot yubordi - Virgo detektori signalni ham payqaganligi sababli bu hududni aniqlash mumkin edi. Detektorlar signalni qabul qila boshlagan kechikishlardan ma'lum bo'ldiki, ehtimol manba janubiy yarimsharda bo'lgan: birinchi navbatda, signal Virgoga etib bordi va shundan keyingina 22 millisekunddan keyin LIGO observatoriyasi tomonidan qayd etildi. Qidiruv uchun tavsiya etilgan asl maydon 28 kvadrat darajaga etdi, bu oyning yuzlab joylariga teng.

Keyingi qadam gamma va gravitatsion observatoriyalarning ma'lumotlarini birlashtirish va aniq nurlanish manbasini qidirish edi. Na gamma-nurli teleskoplar, na hatto gravitatsion teleskoplar ham kerakli nuqtani katta aniqlik bilan topishga imkon bermaganligi sababli, fiziklar bir vaqtning o'zida bir nechta optik qidiruvlarni boshladilar. Ulardan biri - Moskva davlat universiteti SAIda ishlab chiqilgan "MASTER" teleskoplarining robot tizimi yordamida.

Kilonova Yevropa janubiy rasadxonasini kuzatishYevropa janubiy rasadxonasi (ESO)

Minglab mumkin bo'lgan nomzodlar orasida Chilining bir metr uzunlikdagi Swope teleskopi kerakli chaqnashni aniqlashga muvaffaq bo'ldi - tortishish to'lqinlaridan deyarli 11 soat o'tgach. Astronomlar Gidra yulduz turkumida NGC 4993 galaktikasida yangi yorug‘lik nuqtasini qayd etdilar, uning yorqinligi 17 magnitudadan oshmadi. Bunday ob'ektni yarim professional teleskoplarda kuzatish juda qulay.

Taxminan bir soat o'tgach, Svoupdan mustaqil ravishda yana to'rtta rasadxona manbani, shu jumladan MASTER tarmog'ining Argentina teleskopini topdi. Shundan so'ng, keng ko'lamli kuzatish kampaniyasi boshlandi, unga Janubiy Evropa observatoriyasi, Xabbl, Chandra teleskoplari, VLA radio teleskoplari majmuasi va boshqa ko'plab asboblar qo'shildi - jami 70 dan ortiq olimlar guruhi rivojlanishni kuzatdilar. voqealardan. To'qqiz kundan so'ng astronomlar rentgen diapazonida, 16 kundan keyin esa radiochastotada tasvir olishga muvaffaq bo'lishdi. Afsuski, bir muncha vaqt o'tgach, Quyosh galaktikaga yaqinlashdi va sentyabr oyida kuzatishlar imkonsiz bo'lib qoldi.

Portlashga nima sabab bo'ldi?

Ko'pgina elektromagnit diapazonlarda portlashning bunday xarakterli surati uzoq vaqt oldin bashorat qilingan va tasvirlangan. U ikkita neytron yulduzi - neytron moddasidan tashkil topgan o'ta ixcham jismlarning to'qnashuviga to'g'ri keladi.

Olimlarning fikriga ko'ra, neytron yulduzlarning massasi 1,1 va 1,6 quyosh massasini tashkil etgan (umumiy massa nisbatan aniq belgilangan - taxminan 2,7 quyosh massasi). Birinchi tortishish to'lqinlari jismlar orasidagi masofa 300 kilometr bo'lganida paydo bo'lgan.

Katta ajablanib, bu tizimdan Yergacha bo'lgan qisqa masofa - taxminan 130 million yorug'lik yili edi. Taqqoslash uchun, bu Yerdan Andromeda tumanligigacha bo'lgan masofadan atigi 50 marta uzoqroq va sayyoramizdan qora tuynuklargacha bo'lgan masofadan deyarli kichikroq kattalik tartibi, ularning to'qnashuvi avvalroq LIGO va Virgo tomonidan qayd etilgan. Bundan tashqari, to'qnashuv Yerga qisqa gamma-nurlari portlashining eng yaqin manbai bo'ldi.

Qo'sh neytron yulduzlari 1974 yildan beri ma'lum - bu tizimlardan biri Nobel mukofoti laureatlari Rassel Xulse va Jozef Teylor tomonidan kashf etilgan. Biroq, hozirgacha barcha ma'lum bo'lgan qo'shaloq neytron yulduzlari bizning Galaktikamizda bo'lgan va ularning orbitalarining barqarorligi keyingi million yil davomida to'qnashmasliklari uchun etarli edi. Yangi juft yulduzlar shunchalik yaqinlashdiki, o'zaro ta'sir boshlandi va materiyaning o'tish jarayoni rivojlana boshladi

Ikki neytron yulduzning to'qnashuvi. Nasa animatsiyasi

Hodisa kilonova deb ataladi. Tom ma'noda, bu chaqnashning yorqinligi yangi yulduzlarning odatdagi chaqnashlaridan ming marta kuchliroq ekanligini anglatadi - ixcham hamroh materiyani o'ziga tortadigan ikkilik tizimlar.

Bularning barchasi nimani anglatadi?

To'plangan ma'lumotlarning to'liq to'plami olimlarga hodisani kelajakdagi gravitatsion to'lqin astronomiyasining tamal toshi deb atashga imkon beradi. Ikki oy davomida ma'lumotlarni qayta ishlash natijalariga ko'ra, yirik jurnallarda 30 ga yaqin maqola yozildi: ettita Tabiat va Fan, shuningdek, ishlash Astrofizika jurnali xatlari va boshqa ilmiy nashrlar. Ushbu maqolalardan birining hammualliflari turli hamkorlikdagi 4600 astronomdir - bu dunyodagi barcha astronomlarning uchdan bir qismidan ko'proqdir.

Bu erda olimlar birinchi marta haqiqatan ham javob berishga muvaffaq bo'lgan asosiy savollar.

Qisqa gamma-nurlarining portlashiga nima sabab bo'ladi?

Gamma-nurlarining portlashlari koinotdagi eng energiya hodisalaridan biridir. Bunday portlashlardan birining kuchi Quyosh 10 million yil ichida hosil qilgan energiyani bir necha soniya ichida atrofdagi kosmosga chiqarish uchun yetarli. Qisqa va uzoq gamma-nurlari portlashlari mavjud; shu bilan birga, bu o'z mexanizmida farq qiladigan hodisalar ekanligiga ishoniladi. Masalan, massiv yulduzlarning qulashi uzoq portlashlar manbai hisoblanadi.

Qisqa gamma-nurlari portlashlarining manbalari, ehtimol, neytron yulduzlarining birlashishi. Biroq, hozircha bu to'g'ridan-to'g'ri tasdiqlanmagan. Yangi kuzatuvlar ushbu mexanizmning mavjudligini tasdiqlovchi eng kuchli dalildir.

Oltin va boshqa og'ir elementlar koinotda qayerdan keladi?

Nukleosintez - yulduzlardagi yadrolarning birlashishi - juda katta miqdordagi kimyoviy elementlarni olish imkonini beradi. Yengil yadrolar uchun termoyadroviy reaksiyalar energiya ajralib chiqishi bilan boradi va odatda energetik jihatdan qulaydir. Massasi temir massasiga yaqin bo'lgan elementlar uchun energiya daromadi endi unchalik katta emas. Shu sababli, temirdan og'irroq elementlar yulduzlarda deyarli hech qachon hosil bo'lmaydi - bundan mustasno - o'ta yangi yulduz portlashlari. Ammo ular oltin, lantanidlar, uran va boshqa og'ir elementlarning koinotda tarqalishini tushuntirish uchun mutlaqo etarli emas.

1989 yilda fiziklar neytron yulduzlarning birlashuvida r-nukleosintezi javobgar bo'lishi mumkinligini taxmin qilishdi. Bu haqda ko'proq astrofizik Marat Musinning blogida o'qishingiz mumkin. Bugungi kunga qadar bu jarayon faqat nazariy jihatdan ma'lum edi.

Yangi hodisaning spektral tadqiqotlari og'ir elementlarning tug'ilishining aniq izlarini ko'rsatdi. Shunday qilib, juda katta teleskop (VLT) va Hubble spektrometrlari tufayli astronomlar seziy, tellur, oltin va platina mavjudligini aniqladilar. Shuningdek, ksenon, yod va surma hosil bo'lishi haqida dalillar mavjud. Fiziklarning hisob-kitoblariga ko'ra, to'qnashuv Yupiterning 40 massasiga teng bo'lgan engil va og'ir elementlarning umumiy massasini chiqarib yuborgan. Oltinning o'zi, nazariy modellarga ko'ra, taxminan 10 oy massasini hosil qiladi.

Hubble doimiysi nima?

Maxsus “standart shamlar” yordamida koinotning kengayish tezligini eksperimental tarzda baholash mumkin. Bular mutlaq yorqinligi ma'lum bo'lgan ob'ektlardir, ya'ni mutlaq va ko'rinadigan yorqinlik o'rtasidagi nisbatga qarab, ularning qanchalik uzoqligi haqida xulosa chiqarish mumkin. Kuzatuvchidan ma'lum masofada kengayish tezligi, masalan, vodorod chiziqlarining Doppler siljishidan aniqlanadi. "Standart shamlar" rolini, masalan, o'ta yangi yulduzlarning Ia turi (oq mittilarning "portlashlari") bo'yicha o'ynaydi - aytmoqchi, ularning namunasida koinotning kengayishi isbotlangan.

Paranal rasadxonasi (Chili) Yevropa janubiy observatoriyasida (ESO) teleskopdan ikkita neytron yulduzining birlashishi kuzatuvi.

Hubble doimiysi ma'lum masofada olamning kengayish tezligining chiziqli bog'liqligini belgilaydi. Uning qiymatining har bir mustaqil ta'rifi qabul qilingan kosmologiyaning haqiqiyligini tekshirishga imkon beradi.

Gravitatsion to'lqinlarning manbalari ham "standart shamlar" (yoki maqolada deyilganidek, "sirenalar"). Ular yaratgan tortishish to'lqinlarining tabiatiga ko'ra, siz ularga masofani mustaqil ravishda aniqlashingiz mumkin. Astronomlar yangi ishlarning birida aynan shunday foydalanishgan. Natija boshqa mustaqil o'lchovlarga to'g'ri keldi - kosmik mikroto'lqinli fon radiatsiyasi va gravitatsiyaviy linzali ob'ektlarni kuzatish asosida. Doimiy megaparsek tezlikda sekundiga 62–82 kilometrga teng. Bu shuni anglatadiki, bizdan 3,2 million yorug'lik yili uzoqlikdagi ikkita galaktika bir-biridan o'rtacha sekundiga 70 kilometr tezlikda harakatlanmoqda. Yangi neytron yulduzlarining birlashishi bu taxminning aniqligini oshirishga yordam beradi.

Gravitatsiya qanday tartibga solingan?

Bugungi kunda umumiy qabul qilingan nisbiylik nazariyasi tortishish to'lqinlarining harakatini aniq bashorat qiladi. Biroq tortishishning kvant nazariyasi hali ishlab chiqilmagan. Uni qanday tartibga solish mumkinligi haqida bir nechta farazlar mavjud - bu juda ko'p noma'lum parametrlarga ega bo'lgan nazariy konstruktsiyalar. Elektromagnit nurlanish va tortishish to'lqinlarini bir vaqtning o'zida kuzatish ushbu parametrlar chegaralarini aniqlashtirish va toraytirish, shuningdek, ba'zi gipotezalarni rad etish imkonini beradi.

Misol uchun, tortishish to'lqinlarining gamma nurlaridan 1,7 soniya oldin kelganligi ularning haqiqatan ham yorug'lik tezligida harakat qilishini tasdiqlaydi. Bundan tashqari, kechikish qiymatining o'zi umumiy nisbiylik asosi bo'lgan ekvivalentlik tamoyilini tekshirish uchun ishlatilishi mumkin.

Neytron yulduzlari qanday joylashtirilgan?

Biz neytron yulduzlarning tuzilishini faqat umumiy ma'noda bilamiz. Ularda og'ir elementlarning yadrosi va neytron yadrosi bor - ammo, masalan, biz yadrodagi neytron moddasining holati tenglamasini hali ham bilmaymiz. Va bunga, masalan, oddiy savolga javob bog'liq: astronomlar kuzatgan to'qnashuv paytida aniq nima hosil bo'lgan?

Ikki neytron yulduzining qo'shilishidan gravitatsiyaviy to'lqinlarning vizualizatsiyasi

Oq mittilar singari, neytron yulduzlari ham kritik massa tushunchasiga ega, undan tashqarida qulash boshlanishi mumkin. Yangi ob'ektning massasi kritik massadan oshib ketgan yoki yo'qligiga qarab, voqealarning keyingi rivojlanishi uchun bir nechta stsenariylar mavjud. Agar umumiy massa juda katta bo'lsa, ob'ekt darhol qora tuynukga qulab tushadi. Agar massa biroz kamroq bo'lsa, u holda tez aylanadigan muvozanatsiz neytron yulduzi paydo bo'lishi mumkin, ammo u ham vaqt o'tishi bilan qora tuynukga aylanadi. Muqobil variant - magnetar hosil bo'lishi, ulkan magnit maydonga ega tez aylanadigan neytron teshigi. Ko'rinishidan, to'qnashuvda magnetar hosil bo'lmagan - u bilan birga kelgan qattiq rentgen nurlari emissiyasi qayd etilmagan.

MASTER tarmog‘i rahbari Vladimir Lipunovning so‘zlariga ko‘ra, qo‘shilish natijasida aynan nima shakllanganini aniqlash uchun hozirda mavjud ma’lumotlar yetarli emas. Biroq, astronomlarda yaqin kunlarda e'lon qilinadigan bir qancha nazariyalar allaqachon mavjud. Kelajakda neytron yulduzlarining birlashishi zarur bo'lgan kritik massani aniqlay olishi mumkin.

Vladimir Korolev, N+1

MOSKVA, 16 oktabr. /TASS/. LIGO (Laser Interferometrik Gravitatsion To'lqinlar Observatoriyasi, AQSh) va Virgo (Italiyadagi shunga o'xshash rasadxona) detektorlari birinchi marta ikkita neytron yulduzining birlashishi natijasida paydo bo'ladigan tortishish to'lqinlarini qayd etdi. Ushbu ochilish dushanba kuni Moskva, Vashington va boshqa mamlakatlarning bir qator shaharlarida bir vaqtning o'zida bo'lib o'tgan xalqaro matbuot anjumanida e'lon qilindi.

“Olimlar birinchi marta ikkita neytron yulduzining qoʻshilishidan gravitatsion toʻlqinlarni qayd etishdi va bu hodisa nafaqat tortishish toʻlqinlarini qayd qiluvchi lazerli interferometrlarda, balki kosmik observatoriyalar (INTEGRAL, Fermi) va yerga asoslangan teleskoplar yordamida ham kuzatildi. Xulosa qilib aytganda, bu hodisa butun dunyo bo‘ylab 70 ga yaqin yer va kosmik observatoriyalarda, jumladan MASTER (Lomonosov nomidagi MDU) robot teleskoplari tarmog‘ida kuzatilgan”, — deyiladi MDU matbuot xizmati xabarida.

Qachon va qanday ro'yxatdan o'tgansiz?

Olimlar dushanba kuni xabar bergan kashfiyot 17 avgust kuni amalga oshirilgan. Keyin ikkala LIGO detektori ham GW170817 deb nomlangan tortishish signalini qayd etdi. Uchinchi Virgo detektori tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar kosmik hodisaning lokalizatsiyasini sezilarli darajada yaxshilash imkonini berdi.

Deyarli bir vaqtning o'zida, tortishish to'lqinlaridan taxminan ikki soniya o'tgach, NASAning Fermi Gamma-Ray kosmik teleskopi va Xalqaro Gamma-nurlari Astrofizika Laboratoriyasi/INTEGRAL orbitadagi rasadxonasi gamma nurlarining portlashlarini aniqladi. Keyingi kunlarda olimlar elektromagnit nurlanishni boshqa diapazonlarda, jumladan, rentgen, ultrabinafsha, optik, infraqizil va radio to'lqinlarida qayd etishdi.

LIGO detektori signallari qayd etilgan tortishish toʻlqinlari Yerdan bir-biriga nisbatan aylanuvchi va nisbatan yaqin masofada – taxminan 130 million yorugʻlik yilida joylashgan ikkita astrofizik obyekt tomonidan chiqarilganligini koʻrsatdi. Ma'lum bo'lishicha, ob'ektlar avvalroq LIGO va Virgo tomonidan kashf etilgan ikkilik qora tuynuklardan kamroq massaga ega. Ularning massalari 1,1 dan 1,6 gacha bo'lgan quyosh massasi oralig'ida hisoblangan, bu neytron yulduzlarning massa mintaqasiga to'g'ri keladi, yulduzlarning eng kichiki va eng zichligi. Ularning odatiy radiusi atigi 10-20 km.

Ikkilik qora tuynuklarni birlashtirish signali odatda soniyaning fraktsiyalari uchun LIGO detektorlarining sezgirlik diapazonida bo'lgan bo'lsa, 17 avgustda qayd etilgan signal taxminan 100 soniya davom etdi. Yulduzlar birlashganidan taxminan ikki soniya o'tgach, kosmik gamma-nurlari teleskoplari tomonidan qayd etilgan gamma-nurlanishning portlashi sodir bo'ldi.

LIGO-Virgo jamoasi tomonidan gravitatsion to‘lqinlarni tezkor aniqlash, gamma nurlarini aniqlash bilan birgalikda butun dunyo bo‘ylab optik va radio teleskoplar yordamida kuzatish imkonini berdi.

Koordinatalarni olgach, bir nechta rasadxonalar bir necha soat ichida hodisa sodir bo'lgan osmon mintaqasida qidiruvni boshlashga muvaffaq bo'ldi. Yangi yulduzga o'xshash yangi yorqin nuqta optik teleskoplar tomonidan aniqlandi va natijada er yuzidagi va kosmosdagi 70 ga yaqin observatoriya bu hodisani turli to'lqin uzunliklari diapazonlarida kuzatdi.

To'qnashuvdan keyingi kunlarda elektromagnit nurlanish rentgen, ultrabinafsha, optik, infraqizil va radioto'lqin diapazonlarida qayd etilgan.

"Qora tuynuklarning "yolg'iz" qo'shilishidan farqli o'laroq, birinchi marta "ijtimoiy" hodisa nafaqat gravitatsiyaviy detektorlar, balki optik va neytrino teleskoplar orqali ham qayd etildi. Bu bitta hodisa atrofidagi kuzatuvlarning birinchi bosqichidir. ”, dedi Moskva davlat universiteti fizika fakulteti professori Valeriy Mitrofanov boshchiligidagi hodisani kuzatishda ishtirok etgan rossiyalik olimlar guruhi tarkibiga kiruvchi Moskva davlat universitetining fizika fakulteti professori Sergey Vyatchanin. .

Nazariychilarning bashorat qilishicha, neytron yulduzlar to‘qnashganda gravitatsion to‘lqinlar va gamma nurlar, shuningdek, keng chastota diapazonida elektromagnit to‘lqinlar chiqishi bilan birga kuchli materiya oqimlari chiqishi kerak.

Aniqlangan gamma-nurlarining portlashi qisqa gamma-nurlarining portlashi deb ataladi. Ilgari olimlar faqat qisqa gamma-nurlari portlashlari neytron yulduzlarning birlashishi paytida hosil bo'lishini bashorat qilishgan va endi buni kuzatishlar tasdiqlaydi. Biroq, aniqlangan qisqa gamma-nurlanish manbai Yerga ko'rinadigan eng yaqin manbalardan biri bo'lishiga qaramay, portlashning o'zi bunday masofa uchun kutilmaganda zaif edi. Endi olimlar bu haqiqatga izoh topishlari kerak.

Yorug'lik tezligida

To'qnashuv paytida ikkita neytron yulduzining asosiy qismi gamma nurlarini chiqaradigan ultra zich ob'ektga birlashdi. Gamma nurlarining birinchi o'lchovlari tortishish to'lqinlarini aniqlash bilan birgalikda Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi bashoratini tasdiqlaydi, ya'ni tortishish to'lqinlari yorug'lik tezligida tarqaladi.

"YouTube/Georgia Tech"

"Avvalgi barcha holatlarda qora tuynuklarning birlashishi tortishish to'lqinlarining manbai bo'lgan. Paradoksal ravishda, qora tuynuklar juda oddiy ob'ektlar bo'lib, ular faqat egri bo'shliqdan iborat va shuning uchun umumiy nisbiylikning taniqli qonunlari bilan to'liq tasvirlangan. Shu bilan birga, neytron yulduzlarning tuzilishi, xususan, neytron materiyaning holat tenglamasi haligacha aniq ma'lum emas.Shuning uchun neytron yulduzlarining qo'shilish signallarini o'rganish ekstremal zichlikdagi o'ta zich materiyaning xususiyatlari haqida ham juda ko'p yangi ma'lumotlarni beradi. sharoitlar, - dedi Farit Xalili, Moskva davlat universitetining fizika fakulteti professori, u ham Mitrofanovlar guruhiga kiradi.

Og'ir elementlar zavodi

Nazariychilar birlashish natijasi "kilonova" bo'lishini bashorat qilishdi. Bu neytron yulduzi to'qnashuvidan qolgan materialning yorqin porlashi va to'qnashuv hududidan uzoqroq kosmosga otilib chiqishi hodisasidir. Bu qo'rg'oshin va oltin kabi og'ir elementlarni yaratadigan jarayonlarni yaratadi. Neytron yulduzlarining birlashuvi porlashidan keyingi kuzatuvlar ushbu qo'shilishning turli bosqichlari, natijada paydo bo'lgan ob'ektning atrof-muhit bilan o'zaro ta'siri va koinotdagi eng og'ir elementlarni hosil qiluvchi jarayonlar haqida qo'shimcha ma'lumot beradi.

"Birlashish jarayonida og'ir elementlarning hosil bo'lishi qayd etilgan. Shu bois, hatto og'ir elementlar, jumladan, oltin ishlab chiqaradigan galaktika zavodi haqida ham gapirish mumkin - axir, bu metall yer aholisini eng ko'p qiziqtiradi. Olimlar buni taklif qila boshladilar. Ushbu birlashishning kuzatilgan parametrlarini tushuntirib beradigan modellar ", dedi Vyatchanin.

LIGO-LSC hamkorligi haqida

Ilmiy hamkorlik LIGO-LSC (LIGO Scientific Collaboration) turli mamlakatlarning 100 ta institutidan 1200 dan ortiq olimlarni birlashtiradi. LIGO rasadxonasi Kaliforniya texnologiya instituti va Massachusets texnologiya instituti tomonidan qurilgan va boshqariladi. LIGOning hamkori Virgo hamkorligi boʻlib, unda 20 ta tadqiqot guruhidan 280 nafar yevropalik olim va muhandis ishlaydi. Virgo detektori Piza (Italiya) yaqinida joylashgan.

LIGO Scientific Collaboration tadqiqotida Rossiyadan ikkita ilmiy jamoa ishtirok etmoqda: M.V. nomidagi Moskva davlat universitetining fizika fakulteti guruhi. Lomonosov va Rossiya Fanlar akademiyasining Amaliy fizika instituti guruhi (Nijniy Novgorod). Tadqiqot Rossiya fundamental tadqiqotlar jamg'armasi va Rossiya fan fondi tomonidan qo'llab-quvvatlanadi.

LIGO detektorlari 2015-yilda birinchi marta qora tuynuklar to‘qnashuvidan kelib chiqqan tortishish to‘lqinlarini qayd etgan, 2016-yilning fevralida esa bu kashfiyot matbuot anjumanida e’lon qilingan edi. 2017-yilda fizika bo‘yicha Nobel mukofoti amerikalik fiziklar Rayner Vayss, Kip Torn va Berri Barishga LIGO loyihasiga qo‘shgan hal qiluvchi hissasi, shuningdek, “tortishish to‘lqinlarini kuzatish” uchun berildi.

Kuni kecha Vashingtondagi matbuot anjumanida olimlar ilgari hech kim qayd etilmagan astronomik hodisa – ikki neytron yulduzining qoʻshilishi qayd etilganini rasman eʼlon qildi. Kuzatish natijalariga ko'ra, beshta jurnalda 30 dan ortiq ilmiy maqolalar nashr etilgan, shuning uchun biz bir vaqtning o'zida hamma narsani aytib bera olmaymiz. Bu erda xulosa va eng muhim kashfiyotlar.
Astronomlar ikkita neytron yulduzining qoʻshilishi va yangi qora tuynukning paydo boʻlishini kuzatishdi. Neytron yulduzlar - yirik va massiv (Quyoshdan bir necha marta og'irroq) yulduzlarning portlashi natijasida paydo bo'ladigan jismlar. Ularning o'lchamlari kichik (ular diametri odatda 20 kilometrdan oshmaydi), lekin ularning zichligi va massasi juda katta. Erdan 130 million yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan ikkita neytron yulduzining qo'shilishi natijasida qora tuynuk paydo bo'ldi - bu neytron yulduzidan ham massivroq va zichroq ob'ekt. Yulduzlarning birlashishi va qora tuynukning paydo bo'lishi gravitatsion, gamma va optik nurlanish ko'rinishidagi ulkan energiyaning chiqishi bilan birga keldi. Barcha uch turdagi nurlanish yer usti va orbital teleskoplar tomonidan qayd etilgan. Gravitatsion to'lqin LIGO va VIRGO rasadxonalari tomonidan qayd etilgan.
Bu tortishish to'lqini hozirgacha kuzatilgan eng yuqori energiya to'lqini edi. Radiatsiyaning barcha turlari Yerga 17 avgust kuni yetib keldi. Birinchidan, yerga asoslangan lazer interferometrlari LIGO va Virgo davriy siqilish va fazo-vaqtning kengayishini qayd etdi - yer sharini bir necha marta aylangan tortishish to'lqini. Gravitatsion to'lqinning paydo bo'lishiga sabab bo'lgan hodisa GRB170817A deb nomlandi. Bir necha soniyadan keyin NASAning Fermi Gamma-nurlari teleskopi yuqori energiyali gamma-nurli fotonlarni aniqladi. Va keyin nimadir boshlandi: LIGO / Virgo hamkorligidan ogohlantirish olgandan so'ng, Yer atrofidagi astronomlar teleskoplarini radiatsiya manbasining koordinatalariga moslashtirdilar. Shu kuni barcha diapazonlarda ishlaydigan katta va kichik, yerga asoslangan va orbital teleskoplar koinotning bir nuqtasiga qaradi. Kaliforniya universitetida (Berkli) kuzatuvlar natijalariga asoslanib, ular neytron yulduzlarining birlashishining kompyuter simulyatsiyasini yaratdilar. Ikkala yulduz ham, aftidan, Quyoshdan bir oz kattaroq massa edi (lekin radiusi ancha kichikroq). Ajablanarli darajada zichlikdagi bu ikki to'p bir-birining atrofida aylanib, doimo tezlashdi. Mana shunday bo'ldi: Neytron yulduzlarning qoʻshilishi natijasida ogʻir elementlar atomlari — oltin, uran, platina koinotga kirdi; astronomlarning fikricha, bunday hodisalar koinotdagi ushbu elementlarning asosiy manbai hisoblanadi. Optik teleskoplar birinchi navbatda ko'k ko'rinadigan yorug'likni, keyin esa qizil nur va infraqizil nurlanish bilan almashtirilgan ultrabinafsha nurlanishni "ko'rdi".
Bu ketma-ketlik nazariy bashoratlar bilan mos keladi. Nazariyaga ko'ra, to'qnashuvda neytron yulduzlari materiyaning bir qismini yo'qotadi - u to'qnashuv joyi atrofida neytronlar va protonlarning ulkan buluti bilan püskürtülür. Qora tuynuk shakllana boshlaganda, uning atrofida zarralar juda katta tezlikda aylanadigan akkretsiya diski hosil bo'ladi - shu qadar ulkanki, ba'zilari qora tuynukning tortishish kuchini engib, uchib ketishadi. To'qnashayotgan yulduzlar materiyasining taxminan 2 foizini bunday taqdir kutmoqda. Ushbu modda qora tuynuk atrofida diametri o'n minglab kilometr va zichligi taxminan Quyoshnikiga teng bo'lgan bulut hosil qiladi. Bu bulutni tashkil etuvchi proton va neytronlar bir-biriga yopishib, atom yadrolarini hosil qiladi. Keyin bu yadrolarning parchalanishi boshlanadi. Yemirilayotgan yadrolarning nurlanishi yer astronomlari tomonidan bir necha kun davomida kuzatilgan. GRB170817A hodisasidan keyin oʻtgan millionlab yillar davomida bu nurlanish butun galaktikani toʻldirdi.

Bugun bir vaqtning o'zida bir nechta matbuot anjumanlarida LIGO va Virgo gravitatsiyaviy observatoriyalari, shuningdek, dunyoning boshqa ilmiy muassasalari olimlari joriy yilning avgust oyida ikkita neytron yulduzlarining birlashishi natijasida hosil bo'lgan tortishish to'lqinlarini aniqlashga muvaffaq bo'lganliklarini e'lon qilishdi. ilk marotaba. Ilgari gravitatsion to'lqinlar fiziklar tomonidan to'rt marta qayd etilgan, ammo barcha holatlarda ular neytron yulduzlarning emas, balki ikkita qora tuynukning birlashishi natijasida hosil bo'lgan.

© ESO/L. Kalçada/M. Kornmesser

Bundan tashqari, tarixda birinchi marta tortishish to'lqinlarini keltirib chiqaradigan hodisa nafaqat gravitatsiyaviy interferometr detektorlari, balki turli diapazonlarda (rentgen, ultrabinafsha, ko'rinadigan, infraqizil va radio) kosmik va erdagi teleskoplar tomonidan ham kuzatildi. . Bu kashfiyot nafaqat gravitatsiyaviy to‘lqinlar va tortishish kuchini o‘rganishda keyingi bosqichga o‘tish imkonini beradi, balki neytron yulduzlarni o‘rganishda ham sezilarli yutuqlarni beradi. Xususan, u neytron yulduzlarning qoʻshilish jarayonida ogʻir elementlarning sintezi va gamma-nur portlashlarining tabiati haqidagi gipotezani tasdiqlaydi. Bu kashfiyot Nature, Nature Astronomy, Physical Review Letters va Astrophysical Journal Letters jurnallarida chop etilgan bir qator maqolalarda tasvirlangan.

Gravitatsion to'lqinlar massaga ega bo'lgan va notekis tezlanish bilan harakatlanadigan har qanday ob'ekt tomonidan hosil bo'ladi, ammo inson tomonidan yaratilgan qurilmalar yordamida aniqlanishi mumkin bo'lgan etarlicha kuchli to'lqinlar juda katta massali ob'ektlarning o'zaro ta'sirida tug'iladi: qora tuynuklar, qo'shaloq yulduzlarning tarkibiy qismlari, neytron. yulduzlar. Joriy yilning 17 avgust kuni GW170817 deb belgilangan joriy to‘lqin AQShdagi LIGO gravitatsiyaviy observatoriyasining ikkala detektori va Italiyadagi Virgo detektori tomonidan aniqlangan.

Yerning turli nuqtalarida joylashgan uchta detektorning mavjudligi olimlarga to'lqin manbai o'rnini taxminan aniqlash imkonini beradi. Gravitatsion observatoriyalar GW170817 to'lqinini qayd etganidan ikki soniya o'tgach, uning manbai joylashishi kerak bo'lgan hududda gamma-nurlari chirog'i qayd etildi. Bu Fermi (Fermi Gamma-nurlari kosmik teleskopi) va INTEGRAL (Xalqaro Gamma-nurlari Astrofizika Laboratoriyasi) kosmik gamma-nurlari teleskoplari tomonidan amalga oshirildi. Shundan so'ng, ko'plab yer va kosmik observatoriyalar ushbu hodisalarning mumkin bo'lgan manbasini qidira boshladilar. Gravitatsion observatoriyalar va gamma-teleskoplar ma'lumotlari asosida aniqlangan qidiruv maydonining maydoni juda katta bo'lib, taxminan 35 kvadrat darajani tashkil etdi, osmonning bunday qismiga bir necha yuzlab to'liq oy disklari to'g'ri keladi va unda joylashgan yulduzlar soni bir necha million. Ammo ular hali ham tortishish to'lqini va gamma-nurlari portlashining manbasini topishga muvaffaq bo'lishdi.

Gamma-nurlari portlashidan o'n bir soat o'tgach, Chilidagi Las Kampanas rasadxonasida ishlaydigan Swope aks ettiruvchi teleskopi buni birinchi bo'lib amalga oshirdi. Shundan so'ng, bir nechta yirik teleskoplar o'zlarining ilgari tasdiqlangan kuzatish dasturlarini darhol to'xtatdilar va Gidra yulduz turkumidagi quyosh tizimidan 40 parsek masofada (taxminan 130 million yorug'lik yili) joylashgan kichik NGC 4993 galaktikasini kuzatishga o'tdilar. Ushbu voqea kashfiyot haqidagi birinchi mish-mishlarga sabab bo'ldi, ammo olimlar bugungi matbuot anjumanlarigacha hech narsani rasman tasdiqlamadilar.

Darhaqiqat, to'lqinlar va gamma nurlarining manbai NGC 4993 galaktikasi yaqinida joylashgan yulduz edi. Bu yulduz Gavayidagi Pan-STARRS va Subaru teleskoplari, Yevropa janubiy observatoriyasining (VLT ESO) juda katta teleskoplari tomonidan bir necha hafta davomida kuzatilgan. ), Yangi Texnologiya Teleskopi (NTT), VLT Survey Teleskopi (VST), 2,2 metrli MPG/ESO teleskopi, ALMA teleskoplari majmuasi (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) - jami dunyo bo'ylab yetmishga yaqin observatoriya ishtirok etdi. kuzatishlar, shuningdek, Hubble kosmik teleskopi. INAF Italiya Astrofizika Instituti astronomi Elena Pian ESO press-relizidan iqtibos keltirgan holda, "Olimning ilm-fanda yangi davr boshlanishiga guvoh bo'lishi kamdan-kam uchraydi." "Bu shunday holatlardan biri!" Astronomlarning vaqtlari oz edi, chunki NGC 4993 galaktikasi faqat avgust oyida kechqurun kuzatilishi mumkin edi, sentabr oyida u osmonda Quyoshga juda yaqin bo'lib chiqdi va kuzatilmas bo'lib qoldi.

Kuzatilgan yulduz dastlab juda yorqin edi, biroq kuzatuvlarning dastlabki besh kunida uning yorqinligi yigirma marta kamaydi. Bu yulduz bizdan NGC 4993 galaktikasi bilan bir xil masofada joylashgan - 130 million yorug'lik yili. Bu GW170817 tortishish to'lqini bizga yaqin rekord masofada paydo bo'lganligini anglatadi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, tortishish to'lqinining manbai massalari quyosh massasi 1,1 dan 1,6 gacha bo'lgan jismlarning birlashishi edi, ya'ni ular qora tuynuklar bo'la olmaydi. Shunday qilib, neytron yulduzlar yagona mumkin bo'lgan tushuntirishga aylandi.

NGC 4993 ning kompozit tasviri
va ko'plab ESO asboblariga ko'ra kilonova
© ESO

Neytron yulduzlar tomonidan tortishish to'lqinlarining paydo bo'lishi qora tuynuklarning birlashishi paytida bo'lgani kabi bir xil stsenariy bo'yicha sodir bo'ladi, faqat neytron yulduzlar tomonidan yaratilgan to'lqinlar zaifroq. Ikkilik tizimda umumiy tortishish markazi atrofida aylanadigan ikkita neytron yulduz tortishish to'lqinlarini chiqarish orqali energiyani yo'qotadi. Shuning uchun ular bir neytron yulduzga qo'shilmaguncha asta-sekin bir-biriga yaqinlashadi (qo'shilish vaqtida qora tuynuk ham paydo bo'lishi ehtimoli bor). Ikki neytron yulduzining qo'shilishi oddiy yangi yulduzga qaraganda ancha yorqinroq chaqnash bilan birga keladi. Astronomlar unga "kilon" nomini taklif qilishadi. Birlashish paytida ikki yulduz massasining bir qismi gravitatsiyaviy to'lqinlar energiyasiga aylanadi, bu safar er yuzidagi olimlar buni payqashgan.

Kilon yulduzlar 30 yil oldin bashorat qilingan bo'lsa-da, bunday yulduz birinchi marta topildi. Kuzatishlar natijasida aniqlangan uning xususiyatlari oldingi bashoratlarga yaxshi mos keladi. Ikki neytron yulduzining qo'shilishi va bir kilolonning portlashi natijasida yorug'lik tezligining beshdan bir qismi tezlikda uchadigan radioaktiv og'ir kimyoviy elementlar ajralib chiqadi. Bir necha kun ichida - boshqa yulduzlar portlashidan tezroq - kilonovaning rangi yorqin ko'kdan qizil ranggacha o'zgaradi. ESO NTT teleskopi yordamida kuzatuvlar olib borgan Stiven Smartt: “Monitorlarimizda obʼyekt spektri paydo boʻlganda, bu men koʻrgan eng noodatiy oʻtkinchi hodisa ekanligini angladim”. “Men hech qachon bunday narsani ko'rmaganman. Bizning ma'lumotlarimiz, shuningdek, boshqa tadqiqot guruhlari ma'lumotlari, bu o'ta yangi yulduz yoki fon o'zgaruvchan yulduz emas, balki butunlay g'ayrioddiy narsa ekanligini aniq ko'rsatmoqda.

Yulduzning emissiya spektrlari neytron yulduzlarining birlashishi paytida koinotga chiqarilgan seziy va tellurning mavjudligini ko'rsatadi. Bu kuzatish astrofiziklar tomonidan ilgari oʻta zich yulduz jismlarining interyerlarida ishlab chiqilgan r-nukleosintez nazariyasini (r-jarayon, neytronlarni tez tutib olish jarayoni) tasdiqladi. Neytron yulduzlarining birlashishi natijasida hosil bo'lgan kimyoviy elementlar kilonovaning portlashidan keyin kosmosga tarqaldi.

Astronomlarning yana bir nazariyasi ham tasdiqlandi, unga ko'ra neytron yulduzlarining qo'shilishi paytida qisqa gamma-nurlari portlashlari sodir bo'ladi. Bu g'oya uzoq vaqtdan beri aytilgan, ammo faqat LIGO va Virgo gravitatsiyaviy observatoriyalari ma'lumotlarining astronomlarning kuzatishlari bilan uyg'unligi uning to'g'riligini nihoyat tekshirishga imkon berdi.

"Hozircha biz olgan ma'lumotlar nazariyaga juda mos keladi. Bu nazariyotchilarning g'alabasi, LIGO-VIRGO ob'ektlari tomonidan qayd etilgan voqealarning mutlaq haqiqatining tasdig'i va Kilonovaning bunday kuzatuvlarini olishga muvaffaq bo'lgan ESOning ajoyib yutug'idir. - deydi astronom Stefano Kovino.

Rossiyalik olimlar LIGO va Virgo hamkorligi doirasida birinchi marta ikkita neytron yulduzining qo‘shilishidan gravitatsion to‘lqinlarni aniqladilar. Bu tortishish va elektromagnit to'lqinlarda kuzatilgan birinchi kosmik hodisadir. Ushbu topilma bugun Vashington va Moskvadagi matbuot anjumanlarida taqdim etilmoqda. Natijalar Physical Review Letters jurnalida ham chop etiladi.

Fizika boʻyicha Nobel mukofoti gravitatsiya toʻlqinlarini kashf etgani uchun amerikalik uch tadqiqotchiga berilganidan ikki hafta oʻtib, LIGO (Lazer interferometrik tortishish toʻlqinlari observatoriyasi, AQSH) va Virgo (Italiyadagi shunga oʻxshash rasadxona) hamkorligi ilk bor eʼlon qildi. vaqt ular ikkita neytron yulduzning qoʻshilishidan gravitatsion toʻlqinlarni aniqladilar va bu hodisa gravitatsion toʻlqinlarni qayd qiluvchi lazerli interferometrlarda, kosmik observatoriyalar (Integral, Fermi) va elektromagnit nurlanishni qayd qiluvchi yerga asoslangan teleskoplar yordamida kuzatildi. Umuman olganda, bu hodisa butun dunyodagi 70 ga yaqin yer va kosmik observatoriyalar, shu jumladan MASTER robot teleskoplar tarmog'i (Lomonosov nomidagi Moskva davlat universiteti) tomonidan kuzatilgan.

“LIGO observatoriyasi tomonidan qora tuynuklarning toʻqnashuvidan gravitatsion toʻlqinlarning birinchi toʻgʻridan-toʻgʻri qayd etilishi taxminan ikki yil avval boʻlib oʻtgan. Koinotga yangi oyna ochildi. Bugun biz ushbu yangi ma'lumot olish kanali tadqiqotchilar uchun an'anaviy astronomiya bilan birgalikda qanday misli ko'rilmagan imkoniyatlar yaratayotganini ko'rib turibmiz, - deydi Moskva davlat universiteti fizika fakulteti professori Valeriy Mitrofanov.

17 avgust kuni ikkala LIGO detektori ham GW170817 nomli tortishish signalini qayd etdi. Uchinchi Virgo detektori tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar kosmik hodisaning lokalizatsiyasini sezilarli darajada yaxshilash imkonini berdi. Deyarli bir vaqtning o‘zida (gravitatsion to‘lqinlardan taxminan ikki soniya o‘tgach) NASAning Fermi gamma-nurlari kosmik teleskopi va Xalqaro gamma-nurlar astrofizikasi laboratoriyasi/INTEGRAL orbital observatoriyasi “Integral” gamma nurlarining portlashlarini aniqladi. Keyingi kunlarda elektromagnit nurlanish boshqa diapazonlarda, jumladan, rentgen, ultrabinafsha, optik, infraqizil va radioto'lqinlarda qayd etildi.

LIGO detektori signallari qayd etilgan tortishish toʻlqinlari bir-biriga nisbatan aylanuvchi va Yerdan nisbatan yaqin masofada, taxminan 130 million yorugʻlik yilida joylashgan ikkita astrofizik obʼyekt tomonidan chiqarilganligini koʻrsatdi. Ma'lum bo'lishicha, ob'ektlar avvalroq LIGO va Virgo tomonidan kashf etilgan ikkilik qora tuynuklardan kamroq massaga ega. Ularning massalari 1,1 dan 1,6 gacha bo'lgan quyosh massasi oralig'ida hisoblangan, bu neytron yulduzlarning massa mintaqasiga to'g'ri keladi, yulduzlarning eng kichiki va eng zichligi. Ularning odatiy radiusi atigi 10-20 kilometrni tashkil qiladi.

Koordinatalarni olgach, observatoriyalar bir necha soat ichida voqea sodir bo'lgan osmon mintaqasida qidiruvni boshlashga muvaffaq bo'lishdi. Yangi yulduzga o'xshash yangi yorqin nuqta optik teleskoplar tomonidan topildi. Oxir oqibat, Yerdagi va kosmosdagi 70 ga yaqin observatoriya bu hodisani turli to'lqin uzunliklarida kuzatdi. To'qnashuvdan keyingi kunlarda elektromagnit nurlanish rentgen, ultrabinafsha, optik, infraqizil va radioto'lqin diapazonlarida qayd etilgan.

"Birinchi marta, "yolg'iz" qora tuynuklarning birlashishidan farqli o'laroq, "so'zlashuv" hodisasi nafaqat tortishish detektorlari, balki optik va neytrino teleskoplar tomonidan ham qayd etildi. Bu yagona hodisa atrofida kuzatuvlarning birinchi bunday dumaloq raqsidir”, dedi M.V. nomidagi Moskva davlat universiteti fizika fakulteti professori. Lomonosov Sergey Vyatchanin.

Nazariychilar birlashish natijasi "kilon" bo'lishini bashorat qilishgan. Bu neytron yulduzi to'qnashuvidan qolgan material yorqin porlashi va to'qnashuv hududidan uzoqroq kosmosga otilib chiqishi hodisasidir. Bu qo'rg'oshin va oltin kabi og'ir elementlarni yaratadigan jarayonlarni yaratadi. Neytron yulduzlarining qoʻshilishdan keyingi nurlanishini kuzatish ushbu qoʻshilishning turli bosqichlari, hosil boʻlgan obʼyektning atrof-muhit bilan oʻzaro taʼsiri va koinotdagi eng ogʻir elementlarni hosil qiluvchi jarayonlar haqida qoʻshimcha maʼlumot beradi.

“Foydalanish jarayonida og‘ir elementlarning hosil bo‘lishi qayd etilgan. Shuning uchun, biz hatto og'ir elementlarni, shu jumladan oltinni ishlab chiqaradigan galaktika zavodi haqida gapirishimiz mumkin, chunki bu metall yerliklarni eng ko'p qiziqtiradi. Olimlar ushbu birlashishning kuzatilgan parametrlarini tushuntirib beradigan modellarni taklif qila boshlaydilar”, dedi Vyatchanin.