Το Ligo ανιχνεύει τη συνένωση αστέρων νετρονίων…

Το Ligo ανιχνεύει τη συνένωση αστέρων νετρονίων…

17 Οκτωβρίου 2017

Της Βασιλικής Γερμάνη

Στις 17 Αυγούστου, η Μητέρα Φύση έδωσε ένα δώρο στους αστρονόμους τόσο πολύτιμο που κανείς δε θα μπορούσε να φανταστεί: τα κύματα βαρύτητας δύο αστέρων νετρονίων που στρέφουν προς τα μέσα και βρίσκονταν σε φάση συγχώνευσης, έδωσαν λίγο αργότερα και μια έκρηξη ακτίνων γάμα από το ίδιο κομμάτι του ουρανού. Αυτός ο διπλός κοσμικός “χαμός” ανακοινώθηκε επίσημα σήμερα 16 Οκτωβρίου, μετά από σχεδόν δύο μήνες φημών. Αποδεικνύει μάλιστα μια μακρόχρονη θεωρία περί μιας αινιγματικής τάξης κοσμικών κατακλυσμών ενώ εδραιώνει ταυτόχρονα και μια νέα επαναστατική εποχή, την εποχή της αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων.

Η ακολουθία των εκδηλώσεων ξεκίνησε στις 8:41 π.μ. Ανατολική ώρα, όταν ένα σύνολο βαρυτικών κυμάτων άρχισε να εντοπίζεται μέσω του ανιχνευτή Virgo κοντά στην Πίζα της Ιταλίας. Τα ίδια κύματα διαπέρασαν και τον ανιχνευτή LIGO στο Livingston, της Λουιζιάνα, μόλις 22 χιλιοστά του δευτερολέπτου αργότερα και τον διπλό ανιχνευτή LIGO στο Hanford της Ουάσιγκτον, μόλις 3 χιλιοστά του δευτερολέπτου μετά.

Τα όργανα του LIGO και του Virgo ανίχνευσαν ένα crescendo κυμάτων, για ένα χρονικό διάστημα 100 δευτερολέπτων – πολύ περισσότερο από τις προηγούμενες ανιχνεύσεις. Η διάρκεια, το εύρος και η συχνότητα των κυμάτων είχαν όλα τα χαρακτηριστικά που οι θεωρητικοί ανέμεναν για ένα δυαδικό σύστημα αστέρων που αποτελείται από δύο αστέρια νετρονίων σε μια σπείρα θανάτου η οποία τελειώνει με συγχώνευση. Οι δύο αστέρες νετρονίων είχαν μάζες περίπου 1,5 και 1,1 ηλιακές μάζες, αντίστοιχα. Περίπου 1 έως 2 τοις εκατό της μάζας αυτής πιθανότατα εκτοξεύτηκε στο διάστημα κατά τη διάρκεια της συγχώνευσης, γεγονός που πιθανώς οδήγησε σε μια μαύρη τρύπα με μέγεθος σχεδόν 3 ηλιακές μάζες, (αν και τα δεδομένα LIGO δεν αποδεικνύουν ότι σχηματίστηκε μια μαύρη τρύπα). Εάν όμως πράγματι σχηματίστηκε μια μαύρη τρύπα, τότε αυτή θα είναι η «ελαφρύτερη» μαύρη τρύπα που είναι γνωστή σήμερα.

«Αυτή η ανακάλυψη είναι εκπληκτική», λέει το μέλος της ομάδας του LIGO, Chad Hanna του Penn State University. «Όλοι ελπίζαμε για μια συνένωση αστέρων νετρονίων για πολύ καιρό, και γνωρίζαμε ότι θα έρθει τελικά. Αλλά ήταν αρκετά αξιοσημείωτο το να έρθει τόσο νωρίς.»

Βλέποντας το φως

Η κοινή ανίχνευση LIGO / Virgo από μόνη της ήταν μια σημαντική ανακάλυψη: η πρώτη άμεση ανίχνευση των κυμάτων βαρύτητας από τη συγχώνευση άστρων νετρονίων. Ακολουθεί από κοντά η ανακοίνωση της 3ης Οκτωβρίου όπου οι ιδρυτές του LIGO Rainer Weiss, ο Kip Thorne και ο Barry Barish κέρδισαν το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2017 για τους σημαντικούς τους ρόλους στην ανίχνευση των πρώτων βαρυτικών κυμάτων – κυματισμών στον χωρο-χρόνο που αρχικά προβλεπόταν από τον Albert Einstein στη γενική θεωρία της σχετικότητας το 1915 .

Αλλά αυτό που κάνει αυτό το νέο εντοπισμό να ξεχωρίζει, είναι το γεγονός ότι τα κύματα βαρύτητας συνοδεύονταν από μια έντονα φωτεινή πηγή φωτός. Και οι τέσσερις προηγούμενες ανακαλύψεις του LIGO προέκυψαν από την εμπνευσμένη συγχώνευση των δυαδικών μαύρων οπών, οι οποίες όμως δεν παρήγαγαν ανιχνεύσιμο φως που θα μπορούσε να αποκαλύψει περισσότερες πληροφορίες για τα γεγονότα. Αυτό αναμενόταν: οι μαύρες τρύπες είναι ουσιαστικά περιοχές όπου ο χωρο-χρόνος έχει καταρρεύσει γύρω από τον εαυτό του, οπότε οι συγχωνεύσεις τους δεν περιλαμβάνουν κάποια ύλη που να εκπέμπει φως.

Αντίθετα, τα αστέρια νετρονίων είναι αντικείμενα μεγέθους πόλεως που αποτελούνται από πολύ συμπιεσμένη ύλη, έτσι οι συγχωνεύσεις τους είναι βίαιες. Και αυτό ακριβώς είδαμε. Μόλις 1,7 δευτερόλεπτα μετά τη συγχώνευση της 17ης Αυγούστου, το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi Gamma-ray της NASA και ο δορυφόρος INTEGRAL της Ευρώπης εντόπισαν έκρηξη ακτίνων γάμμα (GRB) που διήρκησε περίπου 2 δευτερόλεπτα, η οποία προέρχονταν γενικά από την ίδια κατεύθυνση του ουρανού. Και οι δύο ομάδες Fermi και LIGO ειδοποίησαν γρήγορα τους αστρονόμους σε όλο τον κόσμο για να αναζητήσουν αυτή τη λάμψη.

Διάφορα τηλεσκόπια στη Γη και το διάστημα ενεργοποιήθηκαν αμέσως. Εντός 10 – 11 ωρών μετά τη συγχώνευση, το τετράμετρο τηλεσκόπιο Blanco με τη κάμερα ευρείας ζώνης που ανιχνεύει σκοτεινή ενέργεια, και το τηλεσκόπιο 1 μέτρου Swope ανέδειξαν ανεξάρτητα την οπτική λάμψη στον ελλειπτικό γαλαξία NGC 4993 στον νότιο αστερισμό Ύδρα. Σε απόσταση 130 εκατομμυρίων ετών φωτός, αυτό ήταν ένα από τα κοντινότερα GRBs (Gamma ray Bursts) που παρατηρήθηκε ποτέ. Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, το παρατηρητήριο ακτίνων Χ Chandra, το VLT, το τηλεσκόπιο VLA και πολλά άλλα τηλεσκόπια έχουν μελετήσει την εκπομπή αυτής της λάμψης σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ως μέρος μιας μεγάλης διεθνούς εκστρατείας παρατήρησης. Συνολικά, αυτή η λάμψη παρατηρήθηκε από 70 τηλεσκόπια.

«Όλες αυτές οι παρατηρήσεις μας δίνουν μια πολύ πιο ολοκληρωμένη εικόνα της συνένωσης των αστέρων νετρονίων και των συνεπειών της σε σχέση με ότι θα είχαμε αν παρατηρούσαμε μόνο βαρυτικά κύματα ή μόνο φως», λέει το μέλος της ομάδας Amber Stuver του Πανεπιστημίου Villanova του LIGO, υπογραμμίζοντας τη σημασία για την αστρονομία αυτών των πολλαπλών πληροφοριών.