GW170817

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
NGC 4993 и оптическое послесвечение гамма-всплеска GRB170817A (врезка), наблюдавшееся на Космическом телескопе Хаббла

GW170817 — первый зарегистрированный гравитационно-волновой всплеск, произошедший в результате слияния двух нейтронных звёзд. Зарегистрирован 17 августа 2017 года в 12:41:04,4 UTC[1] всеми тремя лазерно-интерферометрическими гравитационно-волновыми детекторами детекторной сети LIGO-Virgo. Про обнаружение этого события было официально объявлено 16 октября 2017 года в совместном пресс-релизе коллабораций LIGO Scientific Collaboration и Virgo Collaboration[2][3]; одновременно вышла совместная статья коллабораций в Physical Review Letters[4].

История[править | править код]

Гравитационно-волновой сигнал GW170817

С вводом в строй 1 августа 2017 года обсерватории Virgo, расположенной вблизи итальянского города Пиза, количество гравитационных детекторов достигло трёх, и появилась возможность установить координаты гравитационного сигнала более точно. 14 августа впервые в истории все три детектора зафиксировали гравитационный сигнал от слияния чёрных дыр, получивший обозначение GW170814, источник которого был определён значительно точнее тех, что были ранее. Следующий сигнал, получивший позднее название GW170817, все три гравитационных детектора совместно зафиксировали 17 августа[5].

Обнаружение сигнала[править | править код]

Сигнал имел продолжительность около 100 секунд (с момента, когда он достиг частоты 24 Гц, и до его окончания). Он был ассоциирован с независимо наблюдавшимся коротким гамма-всплеском GRB 170817A, который произошёл через 1,74 ± 0,05 с после максимума гравитационно-волнового всплеска (гамма-всплеск наблюдался космическими обсерваториями Fermi и INTEGRAL), а также с наблюдавшимся оптическим и рентгеновским послесвечением. Источник электромагнитного сигнала находился в галактике NGC 4993 (созвездие Гидры). Наблюдение сигнала GW170817 сразу тремя детекторами позволило определить направление на его источник; локализация источника определена внутри области на небесной сфере в телесном угле 28 квадратных градусов (с доверительной вероятностью 90 %). Источник гамма-всплеска находится внутри этой области[4].

Поиск в электромагнитном диапазоне[править | править код]

Исходя из данных о задержке между моментами прихода сигнала на Fermi и INTEGRAL удалось значительно улучшить локализацию источника гамма-лучей. При этом выяснилось, что время и область гамма-всплеска совпадают с направлением на источник гравитационных волн, полученных коллаборацией LIGO/Virgo. Дальнейший поиск и анализ информации от других детекторов позволили локализовать область пришедших гравитационных волн и далее, получив эту информацию, телескопы по всей Земле настроились на поиск следов слияния в различных диапазонах электромагнитных волн[5][6].

LIGO/Virgo на основании данных гравитационно-волнового всплеска определили не только факт слияния двух нейтронных звезд, что должно привести к сигналу в оптическом диапазоне, но и приблизительное расстояние до самой системы. Используя это и оценки координат источника, астрономы начали поиски его оптических проявлений с наступлением темноты в той области Земли, где находились обсерватории. Телескопы в Чили стали первыми, где спустя 10 часов после слияния стала видна область локализации всплеска, но при этом независимо друг от друга оптический компонент открыли 6 команд[5].

Последующие наблюдения[править | править код]

Поздне́е излучение удалось обнаружить в других диапазонах. Так, через 12,8 часа обсерваторией Джемини был обнаружен отклик в ближнем инфракрасном диапазоне. В ультрафиолетовом диапазоне сигнал был обнаружен космическими телескопами Swift и «Хаббл». Также к наблюдениям подключились телескопы Pan-STARRS, Magellan и Subaru. В итоге на протяжении нескольких недель проводился почти непрерывный мониторинг источника[5].

Рентгеновский компонент был обнаружен лишь на 9-й день наблюдений телескопом «Чандра». Также довольно долго астрономы не могли обнаружить отклик в радиодиапазоне. Исследователи связывают задержку с ориентацией направленного выброса вещества: выброс был направлен в другую сторону и эффекты, связанные с разлетающейся оболочкой, проявились гораздо позже. Предпринимались попытки обнаружить связанные со слиянием нейтронных звезд нейтрино, однако они не увенчались успехом[5].

Астрономическое происхождение[править | править код]

Из анализа сигнала получена информация о параметрах источника. Общая масса системы составляет от 2,7 до 3,3 массы Солнца (M), более 0,025 M при слиянии превратилось в энергию гравитационных волн. Расстояние до источника составляет 40+8
−14
мегапарсек
. В результате слияния образовалась либо чёрная дыра, либо нейтронная звезда[6][7].

Научные результаты[править | править код]

Благодаря практически одновременному наблюдению гравитационно-волнового и электромагнитного сигнала впервые установлены прямые ограничения на отклонение скорости гравитационных волн от скорости света. Если такое отклонение существует, оно лежит в пределах от −3×10−15 до +0,7×10−15, то есть совместимо с нулём в пределах погрешности[8]. Были также уточнены ограничения на нарушение лоренц-инвариантности и с использованием эффекта Шапиро проверен принцип эквивалентности[8]. Была подтверждена модель слияния нейтронных звёзд как источника коротких гамма-всплесков[8].

В результате слияния нейтронных звёзд в космос были выброшены атомы тяжёлых элементов — золота, урана, платины и других. Астрономы полагают, что такие события — это главный источник этих элементов во Вселенной[6]. На Земле в течение нескольких дней регистрировалось излучение от источника в различных диапазонах, и полученные данные совпали с теоретическими предсказаниями для подобного слияния[6].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Момент окончания сигнала.
  2. Krieger, Lisa M.. A Bright Light Seen Across The Universe, Proving Einstein Right - Violent collisions source of our gold, silver, The Mercury News (16 October 2017). Проверено 16 октября 2017.
  3. Вячеслав Авдеев, Павел Котляр. Нейтронные звезды услышал весь мир: Ученые впервые поймали гравволны от слияния нейтронных звезд, Газета.ру (16 октября 2017). Проверено 16 октября 2017.
  4. 1 2 Abbott B. P. et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration) (16 October 2017). «GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral». Physical Review Letters 119 (16). DOI:10.1103/PhysRevLett.119.161101.
  5. 1 2 3 4 5 Вячеслав Авдеев, Павел Котляр. Нейтронные звезды услышал весь мир, Газета.Ru (16 октября 2017). Проверено 16 октября 2017.
  6. 1 2 3 4 Редакция ПМ. Открытие года: астрофизики впервые наблюдали столкновение нейтронных звёзд (рус.), Popmech.ru. Проверено 16 октября 2017.
  7. Василий Макаров. Столкновение нейтронных звезд: загадочная катастрофа (рус.), Popmech.ru (13 ноября 2017). Проверено 13 ноября 2017.
  8. 1 2 3 DOI:10.3847/2041-8213/aa920c
    Вы можете подставить цитату вручную или с помощью бота.