Oдблиску за историското откритие на гравитациски бранови проследено со електромагнетни бранови од експлозијата на килонова

На 17-ти август, голем дел од астрономите ширум светот, вклучувајќи нè и нас, добија порака од LIGO дека е забележан уште еден извор на гравитациски бранови. Сите опсерватории на Земјата и во орбита околу Земјата го насочија натаму погледот, наоѓајќи знаци од експлозија од таканаречената килонова. Оваа килонова, во галаксија оддалечена 130 милиони светлински години од Земјата, произлегла од експлозијата на две неутронски ѕвезди кои се споиле една во друга. Овој спој е проследен со гравитациски бранови, и, што е уште поинтересно, со електромагнетно зрачење. Првиот електромагнетен сигнал е забалежан од вселенскиот телескоп Ферми, кој, независно од откривањето на гравитацискиот бран, собрал блесок од гама зраци формирани само две секунди по спојувањето на неутронските ѕвезди.

Што е LIGO?

Оваа година, Нобеловата награда по физика се додели на Рајнер Вајс, Бери Бериш и Кип Торн за нивниот одлучувачки придонес во изградбата на детекторот на гравитациски бранови (LIGO) и набљудувањето на истите. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory е опсерваторија за гравитациски бранови базирана на принципот на ласерска интерферометрија) е најчувствителната машина за мерење на растојанието помеѓу две фиксни точки на површината на Земјата кое што човештвото било кога ја конструирало. LIGO користи систем од огледала и ласерски зраци за да го измери растојанието помеѓу огледала поставени под прав агол во однос на примо-предавателот. Тоа се прави со помош на техника на интерферометрија, посебно изведено комбинирање на зрачењето од двата снопа на ласери.

ЛИГО оперира со детекторите на две локаци: една во близина на Ханфорд, источен Вашингтон, и уште еден, прикажан на оваа фотографија, сместен во близина на Ливингстон, Луизијана. Заслуги: LIGO Collaboration

Што се гравитациски бранови?

Според Општата теорија на релативноста на Ајнштајн, гравитацијата е геометриски ефект, односно таа може да се објасни како искривување на континуумот составен од она што ние во секојдневието го перцепираме, како тродимензионалниот простор во којшто живееме и времето, кое чувствуваме дека без прекин тече линеарно и еднонасочно. Причината за закривувањето на простор-времето е концентрацијата на маса/енергија во одредени точки. Далеку од масивните тела во Космосот, простор-времето е рамно, тоест гравитациското влијание на небесните тела е многу мало. Понекогаш, ненадејни преместувања на многу масивни тела (на пример судир на ѕвезди или експлозии на ѕвезди) предизвикуваат пореметувања во рамното простор-време. Овие осцилации се движат со брзина на светлината и ги нарекуваме гравитациски бранови. Далеку од нивниот извор, тие се многу слаби; на пример, GW170817 предизвика поместување помеѓу огледалата на LIGO (поради промена на растојанието помеѓу нив предизвикана од поминувањето на гравитацискиот бран низ Земјата) споредливо со димензиите на еден протон!

Што се неутронски ѕвезди?

Неутронските ѕвезди се всушност остатокот од одреден вид на експлозии на супернови, а како супернови експлодираат ѕвездите кои имаат многу голема маса за разлика од нашето Сонце. Неутронските ѕвезди, како што кажува името, се состојат целосно од неутрони и се неверојатно густи! Замислете дека една типична неутронска ѕвезда има маса како таа на Сонцето, а нејзиниот радиус е само 10-тина километри!

Што е килонова?

Кога се судираат две неутронски ѕвезди, тие создаваат експлозија наречена килонова, за која досега астрономите никогаш не биле сведоци претходно. Килоновата произведува гама зраци, но исто така ги содржи и вистинските состојки и енергија потребни за создавање на тешки елементи како злато, платина и ураниум. Така што, златото кое се наоѓа во вашиот накит, најверојатно бил произведено при експлозијата на килонова!

Уметнички приказ на спојувањето на две неутронски ѕвезди, при што се создава краток излив на гама зрачење. Заслуги: NASA’s Goddard Space Flight Center / CI Lab

Зошто е ова интересно и важно откритие?

Овој настан, наречен GW170817, веројатно обезбедува уште поголемо богатство од предходните откритија на гравитациски бранови, кои доаѓаа од спојувањето на пар од црни дупки. Возбудливиот аспект на GW170817 е дека беше придружен со силни електромагнетни сигнали. Ова значи дека, за првпат, откритието на гравитациски бранови се поврза со останатиот дел од астрономијата. Како резултат на тоа, во еден удар, настанот обезбедува тестови на алтернативни теории за гравитација; го објасни потеклото на кратките блесоци во гама зраците; и обезбеди силни докази на кој начин се формираат барем некои од тешките елементи во Универзумот (оние многу потешки од железото). Исто така, важно е да се спомене, за да се дојде до ова откритие, беше потребна работа на илјадници астрофичари кои работат заеднички, низ целиот свет.

Белешка за авторите на оваа статија:

• Тања Петрушевска моментално работи како астрофизичар на Универзитетот во Нова Горица, Словенија. Докторатот по физика го одбрани на Универзитетот во Стокхолм, со тема на истражување на супернови. Магистерските и дипломските студии ги заврши во Болоња и Трст, а доаѓа од Скопје. Освен тоа што се бави со истражување, таа работи како асистент и учествува во проекти за популаризацијата на (астро)физиката кај младите. Таа е член на GROWTH: Global Relay of Observatories Watching Transients Happen, интернационалната мрежа на телескопи кои ги следат експлозиите на небото.
• Александар Шулевски моментално работи како астроном ангажиран во поддршка на научната експлоатација на радио интерферометарот на ниски радио фреквенции, телескопот LOFAR, при институтот за радио астрономија ASTRON во Двингелоу, Холандија. Докторската дисертација од областа на изучување на активни галактички јадра на ниски радио фреквенции ја одбрани на универзитетот во Гронинген, Холандија. Магистерските и додипломските студии по астрономија ги заврши на универзитетот Лајден во Холандија, а додипломските студии по електроника и телекомуникации на електротехничкиот факултет во Скопје, Македонија. Родум од Битола, ангажиран е во популаризација на астрономијата (во Македонија преку организацијата Наука за сите) и е еден од основачите на астрономското друштво во Битола.