Астрономи відкрили гравітаційні хвилі від злиття нейтронних зірок

Астрономи Європейської південної обсерваторії (ESO) заявили про те, що їм вперше вдалося зафіксувати гравітаційні хвилі, які були породжені злитими нейтронними зірками, повідомляється на сайті обсерваторії.

17 серпня 2017 року лазерно-інтерфометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO в США, яка працює в кооперації з інтерферометричною установкою Virgo Interferometer в Італії, зареєструвала гравітаційні хвилі, які прийшли на Землю з космосу. Ця п'ята за рахунком реєстрація гравітаційних хвиль отримала позначення GW170817. Приблизно через дві секунди після цього дві космічні обсерваторії, Космічний гамма-телескоп Фермі NASA (Fermi Гамма-ray Space Telescope) і астрофізична гамма-лабораторія ESA INTEGRAL (INTErnational Гамма Ray Astrophysics Laboratory), спостерігали короткий гамма-сплеск в тій же області неба.

Спостереження на установках LIGO–Virgo дозволили позиціонувати джерело гравітаційних хвиль в межах великої ділянки південного неба розміром у кілька сотень дисків повного Місяця, що містить мільйони зірок.

Оцінки відстані до об'єкта, отримані як з гравітаційно-хвильових даних, так і з інших спостережень, дали наступні результати: GW170817 знаходиться на тому ж відстані від Землі, що і галактики NGC 4993, тобто у 130 мільйонах світлових років. Таким чином, це найближче до нас з усіх виявлених джерел гравітаційних хвиль і одне з найближчих джерел гамма-сплесків, що коли-небудь спостерігалися.

Брижі просторово-часового континууму – як можна уявити собі гравітаційні хвилі – створюється рухомими масами. Але тільки найпотужніші з цих хвиль, зумовлені швидкими змінами швидкості дуже масивних об'єктів, можуть бути зареєстровані сучасними приймачами. Однією з таких подій і є злиття нейтронних зірок. Після того, як масивна зірка вибухає у вигляді наднової, на її місці залишається надщільне ядро: нейтронна зірка. Злиттями нейтронних зірок в основному пояснюються і короткі гамма-сплески. Вважається, що ця подія супроводжується вибухом у тисячу разів більш яскравим, ніж типова нова - так звана кілонова.

Майже одночасна реєстрація гравітаційних хвиль і гамма-променів від GW170817 породила надію на те, що це і є давно розшукувана кілонова. І спостереження на інструментах ESO дійсно виявили у цього об'єкта властивості, дуже близькі до теоретичних прогнозів, які були зроблені вже більше 30 років тому. Таким чином, тепер отримано перше підтвердження їхнього існування.

У результаті злиття двох нейтронних зірок і вибуху кілонової відбувається викид радіоактивних важких хімічних елементів, що розлітаються зі швидкістю в одну п'яту швидкості світла. Протягом декількох днів - швидше, ніж при будь-якому іншому зірковому вибуху - колір кілонової змінюється від яскраво-блакитного до червоного.

Вперше гравітаційні хвилі були виявлені детекторами LIGO, про що було оголошено у лютому 2016 року. Вони були породжені парою чорних дір, що зливаються, чиї маси в 29 і 36 разів перевищували сонячну, на відстані 1,3 мільярда світлових років від Землі. За частки секунди приблизно три сонячних маси перетворилися на гравітаційні хвилі, максимальна потужність випромінювання яких була приблизно в 50 разів більше, ніж від усього видимого Всесвіту.

Гравітаційні хвилі - прямий наслідок рівнянь загальної теорії відносності, запропонованих Альбертом Ейнштейном у 1915 році. Вони описуються рівняннями хвильового типу, їхні рішення відповідають збуренням простору-часу, що рухається зі швидкістю світла. На відміну від електромагнітних хвиль - світла - інтенсивність гравітаційних хвиль на багато порядків менша, тому виявити їх вдалося лише через 100 років з моменту передбачення.