Globalna sieć radioteleskopów zbadała źródło fal grawitacyjnych

Astronomowie połączyli siły kilkudziesięciu radioteleskopów z pięciu kontynentów, aby zbadać pozostałość po złączeniu się dwóch gwiazd neutronowych, dla których w sierpniu 2017 r. dokonano detekcji fali grawitacyjnej GW170817. W obserwacjach brał udział radioteleskop z Centrum Astronomii UMK w Toruniu.

Wyniki badań ukazały się w najnowszym numerze czasopisma „Science”. Jednym z autorów publikacji jest dr Marcin Gawroński z Centrum Astronomii UMK.

Detekcja fali grawitacyjnej oznaczona jako GW170817 miała niezwykle istotne znaczenie naukowe. Wcześniejsze detekcje fal grawitacyjnych były związane z procesami łączenia się czarnych dziur, natomiast w przypadku GW170817 doszło do połączenia się dwóch gwiazd neutronowych.

Czytaj także: Astronomowie zaprezentowali pierwsze w historii zdjęcie czarnej dziury

Co więcej, równolegle na falach elektromagnetycznych udało się zaobserwować z tego samego miejsca przewidywane teoretycznie zjawisko kilonowej (polegające na zderzeniu dwóch gwiazd zdegenerowanych np. gwiazd neutronowych), tym samym potwierdzając, że fale grawitacyjne faktycznie istnieją i rzeczywiście umiemy je wykrywać.

Kilonowa SSS17a wybuchła w galaktyce NGC 4993 odległej od nas o 130 milionów lat świetlnych. Astronomowie obserwowali zjawisko i jego późniejszą ewolucję w całym zakresie fal elektromagnetycznych, od promieniowania gamma i rentgenowskiego po światło widzialne i fale radiowe.

W szczególności, nieco ponad dwieście dni po wybuchu kilonowej, obserwacji dokonano przy pomocy globalnej sieci radioteleskopów. 12 marca 2018 r. europejska sieć radioteleskopów EVN (European VLBI Network) wraz z innymi podobnymi sieciami na świecie skierowały swoje radioteleskopy na ten kierunek na niebie. Taka technika obserwacji zwana jest interferometrią wielkobazową i pozwala na uzyskanie bardzo wysokich rozdzielczości obrazów.

Zebrane w ten sposób dane zostały przesłane do ośrodka JIVE w Holandii, gdzie dzięki zaawansowanym technikom ich przetwarzania udało się uzyskać obrazy o rozdzielczości porównywalnej z dostrzeżeniem sylwetki człowieka na powierzchni Księżyca.

Dzięki tym analizom udało się sprawdzić w jaki sposób rozprzestrzenia się część materii wyrzucona podczas wybuchu kilonowej. Generalnie wyrzucona w tym procesie materia formuje otoczkę wokół obiektu, ale jej część powinna być też wyrzucona w formie dżetu (strumienia materii). Niejasne było czy dżet jest w stanie przebić się przez otoczkę i przemieszczać dalej w przestrzeni kosmicznej, czy może nie dał rady tego dokonać i zamiast tego generuje ekspandujący bąbel wokół obiektu. Okazało się, że mamy do czynienia z pierwszym wariantem – dżet wydostał się na zewnątrz otoczki.

Naukowcy z grupy, którą kierował Giancarlo Ghirlanda (Narodowy Instytut Astrofizyki, INAF, Włochy) wskazują, że dżet zawiera tyle energii, ile produkują wszystkie gwiazdy w naszej galaktyce (Drodze Mlecznej) w ciągu roku. Podkreślają, iż zdumiewające jest, że energia ta jest zmagazynowana na obszarze o rozmiarze mniejszym niż rok świetlny.

W badaniach brał udział polski astronom, dr Marcin Gawroński z Centrum Astronomii UMK. Jak tłumaczy naukowiec, kilonowe mają istotne znaczenie dla ewolucji chemicznej Wszechświata, gdyż są głównym źródłem nukleosyntezy większości ciężkich pierwiastków chemicznych. W ten sposób mają swój wkład w pojawienie się materii ożywionej we Wszechświecie.

„Warto zaznaczyć także, że kilonowe są najważniejszym źródłem złota czy platyny. Istnienie tych pierwiastków na Ziemi wskazuje, że w okolicach obłoku pyłu i gazu, z którego narodził się potem Układ Słoneczny, miało kiedyś miejsce zjawisko kilonowej, która to potem zabrudziła przetworzoną materią obłok proto-słoneczny. Częściowo więc jesteśmy zbudowani z materii pochodzącej z wybuchu kilonowej w Drodze Mlecznej” – dodaje dr Gawroński.

W obserwacjach wzięło udział ponad 30 radioteleskopów i sieci radioteleskopów.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl