Obsah:
Paul M. Sutter je astrofyzik ze SUNY Stony Brook a Institutu Flatiron, hostitel "Ask a Spaceman" a "Space Radio" a autor knihy "How to Die in Space."
Vesmír je docela dobrý v rozbíjení věcí dohromady. Srážky všeho druhu – hvězdy, černé díry a ultrahusté objekty zvané neutronové hvězdy.
A když to neutronové hvězdy udělají, srážky uvolní záplavu prvků nezbytných pro život.
Pojďme prozkoumat, jak astronomové použili jemné vlnění ve struktuře časoprostoru, aby potvrdili, že srážky neutronových hvězd umožňují život, jak jej známe.
Příbuzný: Když se neutronové hvězdy srazí: Vědci zaznamenali explozi kilonov z epické havárie v roce 2016
Téměř vše se v té či oné chvíli v historii vesmíru srazilo, takže astronomové dlouho předpokládali, že neutronové hvězdy – superhusté objekty zrozené při explozivní smrti velkých hvězd – se také rozbily. Ale zhruba před deseti lety si astronomové uvědomili, že srážka neutronových hvězd by byla obzvláště zajímavá.
Za prvé, srážka neutronové hvězdy by zhasla bleskem. Nebyla by tak jasná jako typická supernova, ke které dochází, když velké hvězdy explodují. Astronomové však předpovídali, že exploze generovaná srážkou neutronové hvězdy bude zhruba tisíckrát jasnější než typická nova, a tak ji nazvali kilonova – a název zůstal zachován.
Jak název napovídá, neutronové hvězdy se skládají z mnoha neutronů. A když dáte hromadu neutronů do vysokoenergetického prostředí, začnou se spojovat, přetvářet, štěpit a dělat nejrůznější další divoké nukleární reakce.
Zrození prvků
Se všemi neutrony létajícími kolem a navzájem se kombinujícími a veškerou energií potřebnou k pohonu jaderných reakcí jsou kilonovy zodpovědné za produkci obrovského množství těžkých prvků, včetně zlata, stříbra a xenonu. Spolu se svými bratranci, supernovami, kilonovami vyplňují periodickou tabulku a vytvářejí všechny prvky nezbytné k tomu, aby byly kamenné planety připraveny hostit živé organismy.
V roce 2017 byli astronomové svědky své první kilonovy. K této události došlo asi 140 milionů světelných let od Země a byla poprvé ohlášena objevením se určitého vzoru gravitačních vln neboli vlnění v časoprostoru, které zalévaly Zemi.
Tyto gravitační vlny byly detekovány laserovým interferometrem Gravitational-Wave Observatory (LIGO) a observatoří Virgo, které okamžitě informovaly astronomickou komunitu, že viděli zřetelné vlnění v časoprostoru, které mohlo znamenat pouze srážku dvou neutronových hvězd. O méně než 2 sekundy později detekoval Fermiho gama kosmický dalekohled záblesk gama - krátký, jasný záblesk gama záření.
Následoval příval vědeckého zájmu, když astronomové po celém světě trénovali své teleskopy, antény a obíhající observatoře na události kilonova a skenovali ji v každé vlnové délce elektromagnetického spektra. Celkem řečeno, asi jedna třetina celé astronomické komunity na celém světě se účastnila tohoto úsilí. Byla to možná nejrozšířenější astronomická událost v historii lidstva, během prvních dvou měsíců se objevilo více než 100 článků na toto téma.
Kilonovy byly předpovězeny dlouho, ale s četností výskytu 1 za 100 000 let na galaxii astronomové ve skutečnosti neočekávali, že ji uvidí tak brzy. (Pro srovnání, supernovy se v každé galaxii vyskytují jednou za několik desetiletí.)
A přidání signálů gravitačních vln poskytlo bezprecedentní pohled do samotné události. Mezi gravitačními vlnami a tradičními elektromagnetickými pozorováními získali astronomové úplný obrázek od okamžiku, kdy sloučení začalo.
Tato kilonova samotná vyprodukovala více než 100 pozemských čistých, pevných drahých kovů, což potvrzuje, že tyto exploze jsou fantastické při vytváření těžkých prvků.
Stručně řečeno, zlato ve vašich špercích bylo vykováno ze dvou neutronových hvězd, které se srazily dlouho před zrodem sluneční soustavy.
Smrt modifikované gravitace
Ale to nebyl jediný důvod, proč byla pozorování kilonovy tak fascinující. Obecná teorie relativity Alberta Einsteina předpověděla, že gravitační vlny se pohybují rychlostí světla. Ale astronomové se dlouho pokoušeli vyvinout rozšíření a úpravy obecné teorie relativity a velká většina těchto rozšíření a úprav předpovídala gravitačním vlnám různé rychlosti.
S tou jedinou událostí kilonova nám vesmír poskytl dokonalé místo k testování. Signál gravitační vlny a signál záblesku gama z kilonovy dorazily do 1,7 sekundy od sebe. Ale to bylo po ujetí více než 140 milionů mil (225 milionů kilometrů). Aby se gravitační vlny a elektromagnetické vlny dostaly na Zemi tak blízko sebe na tak dlouhou cestu, musely by se pohybovat stejnou rychlostí na jednu část z milionu miliard.
Toto jediné měření bylo miliardkrát přesnější než jakékoli předchozí pozorování, a tak vymazalo drtivou většinu upravených teorií gravitace.
Není divu, že třetina astronomů na celém světě to považovala za zajímavé.
