Во-первых, орбитальный спутник НАСА Ферми обнаружил вспышку высокоэнергетического гамма-излучения. Затем, за минуту до вспышки Ферми, ученые заметили микроскопические искажения в космосе, вызванные гравитационными волнами, проходящими через Землю. Когда они объединили данные двух центров гравитационно-волновой обсерватории с лазерным интерферометром (LIGO) в Хэнфорде, Вашингтоне и Ливингстоне, Луизиана, с данными детектора Virgo в Италии, они поняли, что могут локализовать возмущение в относительно небольшом регионе. неба — всего в 150 раз больше полной луны — около созвездия Гидры.Астрономы из обсерватории Лас-Кумбрес (LCO) в Санта-Барбаре активировали свою роботизированную сеть из 20 телескопов по всему миру и были одной из шести команд, которые совместно обнаружили новый источник света в этом регионе и локализовали его в галактике NGC 4993, всего около 130 миллионов световых лет от нас.
«Такой сигнал гравитационной волны никогда раньше не наблюдался, но он безошибочно генерировался двумя спиралевидными нейтронными звездами», — объяснил Иаир Аркави, научный сотрудник НАСА Эйнштейна из отдела физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и руководитель последующих исследований LCO. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.Вспышка, которая происходит сразу после слияния двух нейтронных звезд, называется килоновой.
Это явление давно теоретизировалось, но никогда не наблюдалось окончательно — до сих пор. В отличие от традиционных наземных объектов с одиночными телескопами, сеть LCO могла наблюдать явление каждые несколько часов в течение пяти дней подряд. За это время свет от взрыва потускнел в 20 раз, угасая с беспрецедентной скоростью для чего-то столь яркого.«Это первый случай в истории, когда астрономическое явление было сначала обнаружено посредством гравитационных волн, а затем замечено в телескопы», — сказал Аркави. «В течение многих лет мы слышали, как теоретики предсказывают, как должна выглядеть килонова.
Я не мог поверить, что мы наконец видим ее впервые».Считается, что килоновые звезды являются первичным источником всех элементов во Вселенной тяжелее железа. Например, большая часть золота на Земле могла быть создана в килоновых единицах.
Название происходит от предсказания, что килонова будет в тысячу раз ярче, чем новая, но тусклее сверхновой.«Теперь мы знаем, что одна из причин, по которой они были такими неуловимыми, заключалась в том, что они слишком быстро исчезают, чтобы их можно было обнаружить с помощью обычных астрономических установок», — сказал Аркави.«Благодаря тому, что мы знали, где искать, а затем объединили в сеть телескопы по всему миру, мы смогли наблюдать, как этот новый тип космического взрыва поднимается и затухает в реальном времени», — сказал соавтор Кертис МакКалли, научный сотрудник LCO и в Физическом факультете UCSB. «Это замечательная история появления гравитационно-волновой астрономии в сочетании с роботизированной оптической астрономией на базе Интернета».
Астрономы LCO также использовали свои и другие объекты по всему миру, включая 8-метровый телескоп Gemini в Чили, чтобы разделить свет килоновой звезды на ее хроматические компоненты: радугу. Маккалли руководил этим исследованием, которое опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.«Мы обнаружили, что при взрыве было выброшено лишь крошечное количество материала — всего около 1 процента от общего количества вещества в системе», — отметил он. «Материал также был выброшен с необычайной скоростью, составляющей 30 процентов от скорости света».Группа LCO также внесла свой вклад в третье исследование по измерению постоянной Хаббла, которая характеризует скорость расширения Вселенной.
В этом исследовании использовались вдохновляющие нейтронные звезды в качестве «стандартных сирен», чтобы определить их расстояние от Земли и сравнить это расстояние с красным смещением или тем, сколько света было растянуто в результате расширения Вселенной. Это исследование опубликовано в журнале Nature.
«Это кардинально меняет правила игры в астрофизике», — сказал Энди Хауэлл, адъюнкт-профессор UCSB, который возглавляет группу сверхновых в LCO и является соавтором трех исследований. «Спустя сто лет после того, как Эйнштейн теоретизировал гравитационные волны, мы увидели их и проследили до их источника, чтобы найти взрыв с новой физикой, о котором мы только мечтали».