GW170817

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                               GW170817

NGC 4993 და გამა-სხივური აფეთქების GRB170817A (ჩანართი) ოპტიკური ნათება, რომელიც ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპის მიერ დაფიქსირდა.

GW170817 არის პირველი ჩაწერილი გრავიტაციული ტალღის აფეთქება, რომელიც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის შედეგად წარმოიშვა. დარეგისტრირდა 2017 წლის 17 აგვისტოს, 12:41:04.4 UTC საათზე LIGO-Virgo დეტექტორების ქსელის სამივე ლაზერული ინტერფერომეტრული გრავიტაციული ტალღების დეტექტორის მიერ. ამ მოვლენის აღმოჩენა ოფიციალურად გამოცხადდა 2017 წლის 16 ოქტომბერს, LIGO-ს სამეცნიერო თანამშრომლობისა და Virgo-ს თანამშრომლობის ერთობლივ პრესრელიზში; ამავდროულად, კოლაბორაციების ერთობლივი სტატია გამოქვეყნდა Physical Review Letters-ში.

გრავიტაციული ტალღის სიგნალი GW170817

ისტორია - 2017 წლის 1 აგვისტოს, იტალიის ქალაქ პიზასთან ახლოს მდებარე „ვირგოს“ ობსერვატორიის ექსპლუატაციაში გაშვების შემდეგ, გრავიტაციული დეტექტორების რაოდენობა სამს მიაღწია და შესაძლებელი გახდა გრავიტაციული სიგნალის კოორდინატების უფრო ზუსტად დადგენა. 14 აგვისტოს, ისტორიაში პირველად, სამივე დეტექტორმა დააფიქსირა შავი ხვრელის შერწყმის გრავიტაციული სიგნალი, რომელიც GW170814-ის სახელით იყო ცნობილი და რომლის წყაროც გაცილებით ზუსტად იქნა იდენტიფიცირებული, ვიდრე ადრე. შემდეგი სიგნალი, რომელსაც მოგვიანებით GW170817 ეწოდა, სამივე გრავიტაციულმა დეტექტორმა ერთობლივად 17 აგვისტოს დააფიქსირა.

სიგნალის აღმოჩენა

სიგნალი დაახლოებით 100 წამს გაგრძელდა (24 ჰც სიხშირის მიღწევიდან დასრულებამდე). ის დაკავშირებული იყო დამოუკიდებლად დაკვირვებულ მოკლე გამა-სხივურ აფეთქებასთან GRB 170817A, რომელიც მოხდა გრავიტაციული ტალღის აფეთქების მაქსიმუმიდან 1.74 ± 0.05 წამში (გამა-სხივური აფეთქება დაფიქსირდა ფერმისა და INTEGRAL-ის კოსმოსური ობსერვატორიების მიერ), ასევე დაკვირვებულ ოპტიკურ და რენტგენის შემდგომ ნათებასთან. ელექტრომაგნიტური სიგნალის წყარო მდებარეობდა გალაქტიკა NGC 4993-ში (თანავარსკვლავედი ჰიდრა). GW170817 სიგნალის ერთდროულად სამი დეტექტორით დაკვირვებამ შესაძლებელი გახადა მისი წყაროს მიმართულების დადგენა; წყაროს ლოკალიზაცია განისაზღვრება ციური სფეროს რეგიონში 28 კვადრატული გრადუსიანი მყარი კუთხით (90%-იანი სანდოობის დონით). გამა-სხივების აფეთქების წყარო ამ რეგიონში მდებარეობს.

ელექტრომაგნიტური დიაპაზონის ძიება

ფერმისა და INTEGRAL-ის სიგნალის მოსვლის მომენტებს შორის დაყოვნების შესახებ მონაცემების საფუძველზე, შესაძლებელი გახდა გამა-სხივების წყაროს ლოკალიზაციის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესება. აღმოჩნდა, რომ გამა-სხივების აფეთქების დრო და რეგიონი ემთხვევა LIGO/Virgo კოლაბორაციით მიღებული გრავიტაციული ტალღების წყაროს მიმართულებას. სხვა დეტექტორებიდან მიღებული ინფორმაციის შემდგომმა ძიებამ და ანალიზმა შესაძლებელი გახადა შემომავალი გრავიტაციული ტალღების რეგიონის ლოკალიზაცია და შემდეგ, ამ ინფორმაციის მიღების შემდეგ, დედამიწის მასშტაბით ტელესკოპები ელექტრომაგნიტური ტალღების სხვადასხვა დიაპაზონში შერწყმის კვალის მოსაძებნად იყო მორგებული

გრავიტაციული ტალღის აფეთქების მონაცემებზე დაყრდნობით, LIGO/Virgo-მ დაადგინა არა მხოლოდ ორი ნეიტრონული ვარსკვლავის შერწყმის ფაქტი, რამაც ოპტიკურ დიაპაზონში სიგნალი უნდა გამოიწვიოს, არამედ თავად სისტემამდე მიახლოებითი მანძილიც. ამის და წყაროს კოორდინატების შეფასების გამოყენებით, ასტრონომებმა მისი ოპტიკური გამოვლინებების ძებნა დაიწყეს დაბნელების შემდეგ დედამიწის იმ ტერიტორიაზე, სადაც ობსერვატორიები იყო განთავსებული. შერწყმიდან 10 საათის შემდეგ, აფეთქების ლოკალიზაციის რეგიონი პირველად ჩილეში არსებულმა ტელესკოპებმა შენიშნეს, თუმცა ოპტიკური კომპონენტი დამოუკიდებლად ექვსმა ჯგუფმა აღმოაჩინეს.

შემდგომი დაკვირვებები

მოგვიანებით რადიაცია სხვა დიაპაზონებშიც დაფიქსირდა. ამგვარად, 12.8 საათის შემდეგ, ჯემინის ობსერვატორიამ რეაქცია ახლო ინფრაწითელ დიაპაზონში დააფიქსირა. ულტრაიისფერ დიაპაზონში სიგნალი სვიფტისა და ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპებით დააფიქსირეს. დაკვირვებებში ასევე მონაწილეობდნენ Pan-STARRS-ის, Magellan-ის და Subaru-ს ტელესკოპები. შედეგად, წყაროს თითქმის უწყვეტი მონიტორინგი რამდენიმე კვირის განმავლობაში ხორციელდებოდა.

რენტგენის კომპონენტი ჩანდრას ტელესკოპით დაკვირვების მე-9 დღეს აღმოაჩინეს. ასევე, საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში, ასტრონომებს არ შეეძლოთ რადიოსიხშირეში რეაქციის დაფიქსირება. მკვლევარები შეფერხებას ნივთიერების მიმართული გამოსხივების ორიენტაციას მიაწერენ: გამოსხივება საპირისპირო მიმართულებით იყო მიმართული და გაფართოებად გარსთან დაკავშირებული ეფექტები გაცილებით გვიან გამოჩნდა. ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმასთან დაკავშირებული ნეიტრინოების აღმოჩენის მცდელობები განხორციელდა, თუმცა ისინი წარუმატებელი აღმოჩნდა.

ასტრონომიული წარმოშობა

სიგნალის ანალიზიდან მიღებული იქნა ინფორმაცია წყაროს პარამეტრების შესახებ. სისტემის მთლიანი მასა 2.7-დან 3.3 მზის მასამდეა (M⊙), სადაც 0.025 M⊙-ზე მეტი შერწყმის დროს გრავიტაციულ ტალღის ენერგიად გარდაიქმნა. წყარომდე მანძილი 40+8-ია

-14 მეგაპარსეკი (130 მილიონი სინათლის წელი). შერწყმის შედეგად ან შავი ხვრელი ან ნეიტრონული ვარსკვლავი წარმოიქმნა.

სამეცნიერო შედეგები

გრავიტაციული ტალღისა და ელექტრომაგნიტური სიგნალის თითქმის ერთდროული დაკვირვების წყალობით, პირველად დადგინდა გრავიტაციული ტალღების სიჩქარის სინათლის სიჩქარიდან გადახრის პირდაპირი ლიმიტები. თუ ასეთი გადახრა არსებობს, ის −3×10−15-დან +0.7×10−15-მდე დიაპაზონშია, ანუ თავსებადია ნულთან შეცდომის ზღვრებში. ასევე დაზუსტდა ლორენცის უცვლელობის დარღვევის შეზღუდვები და ეკვივალენტობის პრინციპი შემოწმდა შაპიროს ეფექტის გამოყენებით . ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის მოდელი, როგორც მოკლე გამა-გამოსხივების აფეთქებების წყარო, დადასტურდა.

ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმის შედეგად, მძიმე ელემენტების - ოქროს, ურანის, პლატინის და სხვა - ატომები კოსმოსში გაიტყორცნა. ასტრონომები თვლიან, რომ ასეთი მოვლენები სამყაროში ამ ელემენტების მთავარი წყაროა. დედამიწაზე, წყაროდან გამოსხივება რამდენიმე დღის განმავლობაში სხვადასხვა დიაპაზონში დაფიქსირდა და მიღებული მონაცემები ასეთი შერწყმის თეორიულ პროგნოზებს დაემთხვა.

უფრო ზუსტი შეზღუდვები იქნა მიღებული არამბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავის მაქსიმალური შესაძლო მასის შესახებ.

ასევე იყო მიღებულია ჩვენი სამყაროს სივრცე-დროის განზომილებების შეფასება   და გრავიტონის სიცოცხლის ხანგრძლივობის ქვედა ზღვრის შეფასება -  წელი

იხ.ვიდეო - Ripples of Gravity, Flashes of Light