Astronomiya

Birləşən neytron ulduzlarının kəşfi niyə vacibdir?

Birləşən neytron ulduzlarının kəşfi niyə vacibdir?

Buradakı insanların bu barədə eşitmələrini çox dəqiq bilirəm, amma görünür, iki supernova qalığı təxminən 130 milyon il əvvəl və milyard milyard kilometr uzaqlıqda toqquşdu ...

Nə mən yoxdur hələ eşitdim, ancaq niyə qayğı göstərməliyik.

Əminəm, maraqlı bir fenomendir və ölçmək asan olmaya bilər.

Ancaq indi eşitdikdən sonra ... nə dəyişir?

Etiraf edim, astronomiya haqqında çox məlumatım yoxdur, amma maraqlıyam:

Buna nail olmağın əhəmiyyəti nədir? Bilmək və ya bilməməyimiz niyə vacibdir?


Bunun vacib olmasının səbəbləri:

Bu əvvəlcə cazibə dalğasının və elektromaqnit siqnalının və səs-küyə siqnal baxımından ən güclü GW siqnalının eyni vaxtda aşkarlanması (Abbott və digərləri 2017a). GW aşkarlama texnologiyası və analizinin reallığını möhtəşəm şəkildə təsdiqləyir. Əvvəlcədən birmənalı olaraq (nisbətən) yaxınlıqdakı bir qalaktikada yerləşmişdir (Soares-Santos və digərləri 2017), bu da bir çox digər teleskopun ətraflı ölçmə əldə etməsinə imkan verir.

GW-lərin işıq sürəti ilə hərəkət etdiyini, Eynşteynin Ümumi Nisbətin daha da təsdiqləndiyini göstərir (Abbott və digərləri 2017b).

Qızıl, platin, osmium və s. Kimi çox ağır elementlərin əksəriyyətinin neytron ulduzlarının birləşməsi ilə inandırıcı şəkildə istehsal olunduğunu və yerli kainatdakı bu birləşmələrin nisbətini məhdudlaşdırdığını göstərir (məsələn, Chornock və digərləri 2017; Tanvir və digərləri 2017). .

Qısa qamma şüalarının - kainatdakı ən enerjili partlayışların bəzilərinin neytron ulduzlarının birləşməsi səbəb ola biləcəyini göstərir (məsələn, Savchenko və digərləri 2017; Goldstein və digərləri 2017).

Ən yaxın aşkarlanan qısa qamma şüasıdır (bilinən məsafədə). Əvvəlcədən də xarakterizə edildiyi, qamma şüaları və daha sonra rentgen və radio emissiyasından məsul olduğu düşünülən ejeksiyon və reaktiv mexanizmlərin təməlində duran maraqlı fizikanın daha yaxından araşdırılmasına imkan verir (məsələn, Margutti və digərləri 2017; Alexander et al. 2017 ).

Maddənin son dərəcə yüksək sıxlıqda necə davrandığına dair müşahidə məhdudiyyətləri təmin edir, fundamental fizika anlayışımızı sərhədlərinə qədər sınayırıq - məsələn birləşmədən əvvəl cazibə dalğa siqnal anlarının təfərrüatları neytron ulduzlarının daxili şəraitinin $ sıxlıqlarında diaqnostikasıdır. sim 10 ^ {18} $ kg / m $ ^ 3 $ (Hinderer et al. 2010; Postnikov et al. 2010).

Kainatın genişlənməsini müstəqil şəkildə ölçmək üçün bir yol təqdim edir. İkili cazibə dalğa mənbələrinin birləşməsi "standart sirenlər" adlanır, çünki GW mənbəyinə olan məsafə analizdən kənarda çıxır və müəyyən edilmiş ev sahibi qalaktikanın sürüşməsi ilə müqayisə edilə bilər (Abbott və digərləri 2017c). Nəticə kosmik mikrodalğalı fon və digər yollarla kalibrlənmiş məsafə-qırmızı sürüşmə əlaqələrindən istifadə edilərək edilən ölçmələrlə, ən azı yerli kainatda məsafələrimizi qiymətləndirməyimizi təsdiqləyir.

Nəhayət, bu hadisə vacib olduğu üçün olduğu kimi çıxacaq şanslı; mənbənin LIGO-nun həssaslıq üfüqündə yaxşı aşkar edildiyi mənasında (Abbott və digərləri 2017a). Algının özü, öz Galaxy-də neytron ulduzlu ikili sistemlərin öyrənilməsinə əsasən proqnozlaşdırılan nisbətlər nəzərə alınmaqla gözlənilməz deyildi (məsələn, Kim və digərləri 2015), lakin bu qədər yaxın olması - həssas anketin ən yaxın 5% -i daxilində aşkar edilə biləcəyi həcm - xoşbəxtdir.

Sonda kimsə yuxarıdakıların heç birinin maraqlı və ya vacib olmadığını düşünürsə, yaza biləcəyim heç bir şey onları əksinə inandıra bilməz. Danışdığım insanların böyük əksəriyyəti kosmik mənşəyimizi və kainatın necə işlədiyini öyrənmək üçün maraqlı və heyrandır.


Çünki onun zəhmli (SMBC)

Yəni Kopernik adlı bu oğlan, dünyanın Günəşin ətrafında dönməsini təklif etdi (əksinə deyil) - Nə dəyişir?

Bu Newton adlı bir adam bir kütlənin gücə necə cavab verdiyinə və cazibə qüvvəsinin necə işlədiyinə dair bir nəzəriyyəyə sahib idi.

Maxwell adlı başqa bir adam işığın həqiqətən elektromaqnit sahələrinin dalğaları ola biləcəyinə dair bu fikrə sahib idi - bunun əhəmiyyəti varmı?

Monet adlı bir oğlan bəzi nilüferlərin bəzi şəkillərini çəkməyə qərar verdi. Kimin vecinədir?

Keçən fevral ayında Denverdən olan bəzi uşaqlar topu bir xətt üzərindən daşıyırdılar, Carolina’dan olan bəzi uşaqlar topu başqa bir xətt üzərində daşıyırdılar. Nə olsun?

Şeyləri tapmağa dəyər, çünki şeyləri tapmaq deməkdir. Dünyamızı anlamağa dəyər, çünki başa düşüləsi bir şey var. Kəşf öz mükafatıdır. £ və ya $ ilə ölçülmür.

GW170817 müşahidələri göstərir ki, ağır elementlər neytron ulduzlarının birləşməsi nəticəsində yaranır. Dünyadakı qızıl, platin kimi ağır elementlər, ehtimal ki, milyardlarla il əvvəl Samanyolu'nda ulduzlararası tozları zənginləşdirən bir neytron ulduz birləşməsində meydana gəldi.

Sizin üçün əhəmiyyəti yoxdursa, yaxşıdır. Monetin Nilüferləri və ya Superbowl sizi üşütsə, bu da problem deyil. Ancaq hər şeyin dəyəri yoxdur.


Niyə astrofiziklər müşahidə edərək neytron ulduzlarını birləşdirirlər

(X-ray: NASA / CXC / Toronto / M.Durant et al Optik: DSS / Davide De Martin)

Səhmlər

Bu parça əvvəlcə Söhbətdə çıxdı.

LIGO, Lazer İnterferometri Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası, ilk dəfə qara dəliklərin birləşməsindən cazibə dalğalarını aşkar etdikdə, astrofizikada yeni bir pəncərə açdı və Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin hələ ən güclü təsdiqini verdi. İndi LIGO, Qız bürcü interferometri ilə birlikdə bu dəfə neytron ulduzlarını birləşdirərək müşahidə etdi - astrofiziklərin bilməsi lazım olan bir şeyi, lakin indiyə qədər heç vaxt qəti şəkildə aşkar edə bilmədilər.

İki neytron ulduzunun bir araya gəlməsini müşahidə etmək, kəşf heyecanından daha çox şey üçün vacibdir. Bu xəbər çoxdan bəri davam edən bir nəzəriyyəni təsdiq edə bilər: Kainatdakı ən enerjili, parlaq hadisələrdən olan bəzi qamma şüalarının (qısaca QRB) neytron ulduzlarının birləşməsinin nəticəsidir. Və bu birləşmələrin potasında əksər ağır elementlər saxta ola bilər. Tədqiqatçılar laboratoriyada neytron ulduzlarının istiliyi və ya təzyiqi kimi bir şey istehsal edə bilməzlər, buna görə bu ekzotik cisimlərin müşahidəsi maddənin bu dərəcədə nəyin baş verdiyini yoxlamaq üçün bir yol təqdim edir.

Astronomlar həyəcanlıdırlar, çünki ilk dəfə eyni hadisədən qaynaqlanan cazibə dalğalarına və işıq siqnallarına sahibdirlər. Bu həqiqətən müstəqil ölçülər, neytron ulduzunun birləşməsinin fiziki anlayışına əlavə olan ayrı yollardır.

Bu xəbərin yalnız bir hissəsi cazibə dalğaları

LIGO layihəsi indiyə qədər çıxardıqları cazibə dalğaları ilə müşahidə olunan ikili qara dəliklərin dörd birləşməsinin aşkarlandığını elan etdi. Bunlar, bir gölməçəyə atılan bir çınqıldan çıxan dalğalar kimi, hər tərəfə yayılan uzay vaxtı toxumasındakı dalğalardır. Qravitasiya dalğa siqnalında kodlanmış obyektlərin birləşmədən əvvəl və sonrakı kütlələri haqqında məlumatdır. Qara dəliklər neytron ulduzlarına nisbətən daha böyükdür, buna görə cazibə dalğaları olaraq buraxdıqları enerji daha yüksəkdir. Qara dəlikdən işıq qaça bilmədiyi üçün bu birləşmələrdən heç bir işıq gözləmirsiniz (və görürsünüz).


Rəssamın işığın ən enerjili forması olan bir qamma şüası partlaması.
NASA / Swift / Cruz deWilde, CC BY

Neytron ulduzlarının birləşməsi həm cazibə dalğası, həm də qısa qamma-şüalanma siqnalı yaratmalıdır. Bu qısa, inanılmaz dərəcədə şiddətli qamma-şüa işıqları kainatdakı qalaktikalardan görünür. Müddəti ilə təsnif edilən iki növə malikdirlər. Qısa GRB-lərin neytron ulduzlarının birləşməsindən qaynaqlandığı, uzun GRB-lərin supernovalarla üst-üstə düşdüyü bilinir.

Hər hansı bir astronomik obyektin sirrini açmağın açarı onun məsafəsini bilməkdir. Son illərdə astronomlar bir ovuc qısa GRB-nin ev sahibi qalaktikalarını təsbit etdilər. Bu qalaktikaların məsafələrini təyin etmək astronomlara partlayış zamanı qamma şüalarında yayılan gücü hesablamağa və bu gücü yarada biləcək fiziki ssenariləri təyin etməyə (və ya istisna etməyə) imkan verir.

Ancaq LIGO-nun bir-birinə fırlanan və birləşdiyini göstərən iki neytron ulduzunu aşkar etməsi üçün nisbətən yaxınlarda - təxminən 250 milyon işıq ili içində baş verməli idi. Belə bir hadisənin LİGO müşahidələrinin il yarımında aşkar edilməməsi onsuz da astronomların yaxınlıqdakı kainatda nə qədər sıx olduqlarına dair bir məhdudiyyət qoymasına imkan verir.

Beləliklə, NASA-nın Fermi Qamma-şüa Kosmik Teleskopunun gördüyü təsadüfən qısa bir qamma şüası partlaması ilə (GRB170817A) LIGO tərəfindən birləşən bir neytron ulduzunun aşkarlanması barədə söz-söhbət astronomik cəmiyyətdə bu yay yayılan atəş kimi yayılmışdı. Astronomlar, dünyanın (və yuxarıdakı) əsas teleskoplarının əksəriyyətinin başqa bir şəkildə əlamətdar olmayan köhnə, yaxınlıqdakı (130 milyon işıq ili) eliptik qalaktikaya doğru NGC 4993 adlı bir qalaktikaya doğru irəlilədiyini kənardan seyr etdilər.

Neytron ulduzları haqqında bildiklərimiz

Əksər ulduzlar öz həyatlarını nisbətən sakitcə sona çatdırırlar ki, artıq hidrogenin helyuma qovuşması ilə dəstəklənmir, xarici təbəqələri yavaş-yavaş kosmosa uçur, nüvələri normal maddənin icazə verdiyi hədlərə qədər dağılır - yanan Yer kürəsi ağ cırtdan ulduzlar .

Kütlələri günəşdən 10 ilə 20 dəfə çox olan nadir ulduzlar üçün mənzərə bir qədər fərqlidir. Bu ulduzlar yaşadıqları kimi ölürlər: sürətlə və şiddətlə, xarici təbəqələrini supernova kimi ataraq arxasında çox qəribə bir şey - bir neytron ulduzu qoyur.


Nobel mükafatlı fizik Subrahmanyan Chandrasekhar.
AP Şəkil

Bu hekayənin təfərrüatları 1930-cu ildə o zaman 19 yaşlı Hindistanlı astrofizik Subrahmanyan Chandrasekhar tərəfindən işlənib hazırlanmışdır. Yerdəki cazibə qüvvələrinin təzyiqindən əvvəl elektronları, neytronlar meydana gətirmək üçün protonlarla birləşdikləri atomların nüvələrinə sıxışdırmaqdan əvvəl normal maddələri nə qədər sıxa biləcəyinizi dəqiq bir şəkildə təyin etdi. Yer ölçüsündə bir qalıq əvəzinə kütləvi bir ulduzun nüvəsi daha da çökərək bir şəhər qədər kiçik, lakin kütləsi günəşdən iki dəfə çox ola bilən ekzotik maddənin yüksək dərəcədə sıxılmış bir topuna çevrilir.

Neytron ulduzları inanılmaz dərəcədə sürətlə fırlanır. Milyonlarla kilometrə qədər çökmə, qollarında donduran bir buz pateni kimi açısal impulsun qorunması sayəsində spinini artırır. Ana ulduz ayda bir dəfə dönə bilər, yeni doğulmuş neytron ulduz saniyədə yüz dəfə fırlana bilər.

Bu sürətli iplik onların ilk kəşfinə səbəb oldu. 50 il əvvəl Antony Hewish və Jocelyn Bell Burnell ilk radio pulsarı kəşf etdilər: seyr edənlərə fənər kimi ulduz döndükcə nəbz kimi görünən radio dalğaları yayan bir neytron ulduzu. Hewish bu kəşfinə görə 1974-cü il fizika üzrə Nobel mükafatını qazanacaq, Bell Burnell mübahisəli şəkildə nəzərdən qaçırıldı.

Bəs neytron ulduzları həqiqətən nədən ibarətdir? Onlar neytronlarmı və ya fiziklərin "kvark şorbası" dedikləri yerə yenidən yıxıla bilərlərmi? Cavab onların ölçüsünü ölçməkdədir. Daha böyük bir neytron ulduzu əsasən neytronlardır, daha kiçik bir ulduz, kvarklardan hazırlanan daha mürəkkəb bir daxili - proton və neytronların bina bloklarıdır. Bunun necə işlədiyini açmaq, subatomik hissəciklərin təməl xüsusiyyətlərini anlamaq üçün vacibdir. Beynəlxalq Kosmik Stansiyadakı yeni bir teleskop, neytron ulduzları hədəf alaraq və ölçülərini ölçərək bu sualı həll etməyi hədəfləyir.


Orbitdə olan neytron ulduzları cazibə dalğaları buraxaraq sürətlə enerjisini itirir və təxminən üç orbitdən sonra və ya 8 milisaniyədən az birləşir. Qara dəlik əmələ gəlir və maqnit sahəsi daha mütəşəkkil olur və nəticədə qısa qamma-şüa partlayışlarını gücləndirən reaktivləri dəstəkləyə biləcək quruluşlar istehsal edir.
NASA / AEI / ZIB / M. Koppitz və L. Rezzolla, CC BY

Neytron ulduzları birləşdikdə

Bütün ulduzların yarısından çoxu ikili cütlərin bir hissəsidir və kütləvi ulduzlar ikili binalarda daha çox meydana çıxır. Bu kütləvi ulduz cütləri birlikdə inkişaf edəcək və öləndə bir-birinin ətrafında dövr edən bir cüt neytron ulduzu qala bilər.

Yürüyən bir neytron ulduzu cazibə dalğaları yayaraq enerjisini itirir və zaman keçdikcə bu enerji itkisi, nəticədə toqquşana qədər daha da yaxınlaşaraq köç etmələrinə səbəb olacaqdır. Nəticədə birləşmə təqribən anında olsa da, tədricən ilham 10 ilə yüz milyonlarla il çəkir, buna görə də sürətlə yeni ulduzlar meydana gətirənlərdən daha çox inkişaf etmiş qalaktikalarda - məsələn NGC 4993 kimi birləşmələri görəcəyik.

On illərdir ki, neytron ulduzlarının birləşməsinin dövri sistemdəki elementlərin çoxunun dəmirdən daha ağır bir istehsal mexanizmi təmin edə biləcəyi irəli sürülür. R prosesi deyilən bu elementlər neytronla zəngin bir mühitdə meydana gəlməlidir və insanlar tərəfindən yalnız nüvə bombalarının partlaması zamanı əmələ gəlmişdir.

Belə bir hadisədən gələn siqnalın, qamma şüalarından rentgen şüalarına, görünən işığa və infraqırmızıya qədər elektromaqnit spektri boyunca sürətlə şəlalə etməsindən şübhələnilir. Kilonovalar kimi tanınan bu sonrakı işıqlar keçmiş qısa GRB-lərdə görülmüşdür.

Nəhayət, LIGO və Qız bürcü qrupları tərəfindən təsbit edilən bu cazibə dalğası və dünyadakı astronomlar tərəfindən sonrakı bütün dəstək müşahidələri ilə bütün parçalar yerində qalır. Neytron ulduz kütlələrini, hadisənin müddətini və ev sahibi qalaktikanın məsafəsini bilirik. Bu, yalnız neytron ulduzlarının birləşərək qısa GRB istehsal etməsi fərziyyəsini təsdiqləmir, astronomların həm əsas fizika, həm də real dünya müşahidələri ilə birləşmə modelləri istehsal etməsinə zəmin yaradır. İlk dəfə yeni bir şey görmək nadir bir hadisədir və hələ çoxdan bəri davam edən bir nəzəriyyəni təsdiqləyən nadir bir hadisədir.

Roy Kilgard, Wesleyan Universitetinin Astronomiya üzrə Araşdırma Dosenti


Ümumi nisbilik həlledici neytron-ulduz testindən keçir

Neytron ulduzlarının multimessenger müşahidələri, ABŞ-dakı astrofiziklər tərəfindən Eynşteynin ümumi nisbi nəzəriyyəsini sınağa qoymaq üçün istifadə edilmişdir və 106 illik nəzəriyyə rənglərlə keçmişdir.

Neytron ulduzu, supernova kimi partlamış kütləvi bir ulduzun sıx, nüvəli qalıqlarıdır. Günəşdən daha çox kütlə ehtiva edən, ancaq radiusda 10-12 km məsafəni əhatə edən neytron ulduzları inanılmaz dərəcədə sıxdır və nəhəng cazibə sahələri yaradır. Bu həddindən artıq şərtlər həm hissəciklər fizikasının standart modelinin, həm də ümumi nisbiliyin sınanması üçün bir laboratoriya təmin edir.

Neytron-ulduz tədqiqatının əsas məqsədi bir ulduzun kütləsi ilə radiusu arasındakı əlaqə olan dövlət tənliyini təyin etməkdir. Bu, bir neytron ulduzunun içindəki maddənin təbiətindən (istər neytron, istər kvark-qluon plazması, istərsə də hiperonlar kimi daha ekzotik bir hissəcik növü), həm də ulduzun enerji sıxlığı və daxili təzyiqindən asılıdır.

"Neytron ulduzunun kütləsi və radiusu həm vəziyyət tənliyinə, həm də ulduzun modelləşdirilməsində istifadə olunan cazibə nəzəriyyəsinə yüksək dərəcədə həssasdır" deyir Potsdamdakı Maks Plank Qravitasiya Fizikası İnstitutundan Hector Silva, bu qarşılıqlı əlaqənin " yalnız neytron ulduzlarının toplu xüsusiyyətlərindən istifadə edərək cazibə qüvvəsini sınamaq səylərində büdrəmə maneədir.

Gözəl münasibətlər

2013-cü ildə Urbana-Champaign İllinoys Universitetindən Nicolás Yunes və Virginia Universitetindən Kent Yagi “I-Love-Q” münasibətlərini kəşf etdikdə bir irəliləyiş oldu. Münasibətlər hansı cazibə modelinə abunə olduğunuzdan asılı olaraq dəyişir, lakin ümumilikdə neytron ulduzunun üç hissəsinin bir-biri ilə necə əlaqəli olduğunu göstərir. Bir xüsusiyyət neytron ulduzunun ətalət anı, digəri isə Sevgi gelgit sayıdır. İkincisi, bir neytron ulduzunun sərtliyini və bu səbəbdən bir yoldaş cisimin cazibə sahəsindəki deformasiyasını nə qədər asanlıqla təsvir edir - bu ikili-neytron ulduz birləşməsində vacib bir amildir. Üçüncü xüsusiyyət, ulduzun kütləsinin oblat şəklində necə paylandığını təyin edən dördqat andır.

İndi Silva və Yunes, Pensilvaniyadakı Carnegie Mellon Universitetindən A Miguel Holgado və Urbana-Champaign İllinoys Universitetindən Alejandro Cárdenas-Avendaño ilə birlikdə Neutron Star Interior Composition Explorer-in bir az köməyi ilə öz modellərini həqiqi neytron ulduzlarına tətbiq etdilər. (NICER) Beynəlxalq Kosmik Stansiyadakı təcrübə və LIGO / Qız cazibə dalğa detektorları.

2019-cu ildə NICER, dövlət tənliyindən asılı olmayaraq təcrid olunmuş PSR J0030 + 0451 neytron ulduzunun kütləsini və radiusunu birbaşa ölçdü. İndi, Silva, Yunes, Holgado və Cárdenas-Avendaño bu ölçmələrdən ulduzun ətalət anını hesablamaq üçün istifadə etdilər və sonra Sevgi sayını və dördqat anını çıxarmaq üçün I-Love-Q əlaqəsini istifadə etdilər. Bu vaxt, GW 170817 neytron ulduz birləşməsinin cazibə dalğa ölçmələri, PSR J0030 + 0451-ə oxşar kütləyə sahib bir neytron ulduzu üçün Sevgi sayının müstəqil bir ölçüsünü təmin etdi. Bu iki dəyəri bilmək ümumi nisbilik testinə icazə verdi.

"Test," I-Love "münasibətindən Sevgi sayının çıxarılan dəyərinin LIGO ilə ölçülən ilə eyni olub olmadığını yoxlamaqdır" dedi. Fizika Dünyası. “Əgər belədirsə, testi keçmisiniz. Əgər deyilsə, deməli, ümumi nisbilikdən kənarlaşma əlamətidir. ”

Gravity’in güzgü şəkli

Yunes izah edir ki, testin bir tətbiqi cazibə pariteti kimi tanınan bir xüsusiyyəti məhdudlaşdırmaqdır. Fizikada paritet güzgü simmetriyasına istinad edir: bir şeyin güzgüdə əks olunduğu zaman eyni davranması fikri. Məsələn, kaons kimi hissəciklər çürüdükdə, onların güzgü şəkli ilə eyni miqdarda çürümə məhsulu gözləyərdik, lakin bu, Standart Modeldə bərabərlik pozulduqda baş vermir.

Ümumilikdə nisbi olaraq cazibə bərabərliyi qorunmalıdır. Bununla birlikdə, dəyişdirilmiş bir cazibə forması bir neytron ulduzunun içərisində işləsəydi, mütləq bərabərliyi qorumazdı. Ümumi nisbilikdən bu sapma LIGO / Qız ilə ölçülən cazibə dalğalarının qütbləşməsində və ya ikili qara dəliklərin yaydığı cazibə dalğalarının tezliyində aşkar edilə bilər.

Təhrif olunmuş neytron ulduzları sıx nüvə maddələrinin sirlərindən imtina edirlər

Bu vəziyyətdə ümumi nisbi nisbət testdən uğurla keçdi. "Bizim nəticəmiz, paritenin cazibə qüvvəsində neytron ulduzları miqyasında qorunması deməkdir" deyir Yunes. Növbəti addım, qara deşiklərin ilhamlandırılması və birləşməsi kimi daha ekstremal bir mühitdə cazibə bərabərliyini sınamaq olduğunu söyləyir.

Komandanın tapıntıları yeni multimessenger astronomiya dövrünün başlanğıcı olmadan mümkün olmayacaqdı - astronomik obyektləri yalnız elektromaqnit dalğalarında deyil, cazibə dalğalarında da öyrənmək qabiliyyətimiz.

"Bu testi həyata keçirmək üçün elektromaqnit şüalanma və cazibə dalğalarında neytron ulduz müşahidələrini birləşdirmək olduqca xoşdur" deyir Silva. "Bu ehtimal 2019-cu ildən əvvəl əlçatmaz idi və fizika haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün multimessenger müşahidələrindən istifadə etməyin vacibliyini vurğulayır."


Birləşən neytron ulduzlarından cazibə dalğaları və daha çox şey

Bir çox rəsədxana eyni vaxtda Bazar ertəsi (16 oktyabr 2017) tarixində iki möhtəşəm ilk elan etdi. Bunlardan biri ABŞ-da yerləşən Lazer İnterferometrinin Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının (LIGO) və Avropada yerləşən Qız bürcü dedektorunun əvvəllər hər iki neytron ulduzunun toqquşmasından cazibə dalğalarını təsbit etdikləri, cazibə dalğalarını yalnız qara dəlik toqquşmalarından gördükləri & # 8221; Digəri, yerdəki və kosmik əsaslı təxminən 70 rəsədxananın da hadisəni müşahidə etməsi və cazibə dalğasının aşkarlanmasından sonra 11 saat ərzində optik işıqda görünməsi. Bir çox alim bu kəşfi aşağıdakıların başlanğıcı kimi qiymətləndirir:

Ancaq sonra astronomlar vaxtaşırı olaraq yeni bir dövrün başlanğıcını iddia edirlər & # 8230 niyə? Çünki kainatı hər dəfə yeni və ya fərqli bir şəkildə görəndə tamamilə yeni anlayışlar əldə edirik. LIGO Scientific Collaboration sözçüsü və MIT & # 8217s Kavli Astrofizika və Kosmik Tədqiqatlar İnstitutunda baş tədqiqatçı alim David Shoemaker bunları söylədi:

Bu hadisə, neytron ulduzlarının daxili işlərinin və istehsal etdikləri tullantıların təfərrüatlı modellərini məlumatlandırmaqdan tutmuş, ümumi nisbilik kimi daha təməl fizikaya qədər bu hadisə olduqca zəngindir. Verməyə davam edəcək bir hədiyyədir.

Neytron ulduzları, supernovalarda kütləvi ulduzların partladığı zaman meydana gəldiyi düşünülən mövcud olduğu bilinən ən kiçik və ən sıx ulduzlardır. Bu alimlərin müşahidə etdikləri cazibə dalğa hadisəsini yaradan supernova partlaması 100 milyon il əvvəl baş vermiş, lakin 17 avqustda Yerdən görülmüşdür.

GW170817 adlanan cazibə siqnalı 17 Avqust tarixində, EDT səhər 8.41-də Hanford, Washington və Louisiana, Livingston'da yerləşən iki eyni LIGO dedektörü tərəfindən təsbit edildi. İtaliyanın Pisa yaxınlığında yerləşən üçüncü dedektor Qız bürcünün verdiyi məlumatlar, kosmik hadisənin lokallaşdırılmasında bir inkişafa imkan yaratdı.

Cazibə dalğaları təxminən 100 saniyə ərzində aşkar edildi.

Təxminən eyni zamanda NASA & # 8217s Fermi Gamma-Ray Burst Monitor kosmik teleskopu, qamma şüalarının partlamasını aşkar etdi. Analiz göstərib ki, bu təsadüfün təsadüf olma ehtimalı çox azdır. LIGO-Qız qrupu tərəfindən sürətli cazibə dalğa aşkarlanması, Fermi & # 8217s gamma-ray aşkarlanması ilə birlikdə, Yer üzündə və xaricində teleskoplar tərəfindən izlənilən bir döyüş otağına səbəb oldu.

Məsələn, dünyanın bir çox böyük astronom komandası, hadisəni səmada və günbəzdə tapmaq üçün qızdırmalı bir şəkildə işə başladı və optik teleskoplardan istifadə etdi. Məlum olduğu kimi, Carnegie İnstitutu və UC Santa Cruz'dan kiçik, gənc bir tədqiqatçı qrup, cazibə dalğaları və qamma şüaları ilə aşkar edildikdən 11 saat keçməmiş, neytron ulduzunun birləşməsinə səbəb olan supernovanın ilk optik kəşfini etdi. Astronomlar, eyni zamanda, toqquşmanın ən erkən spektrlərini əldə etdilər, bu da kainatın nə qədər ağır elementlərinin yaradıldığını izah etməyə imkan verə bilər - astrofiziklər üçün onilliklərdir sual.

Partladığı və neytron ulduzunun birləşməsinə səbəb olan supernovanı SSS17a olaraq etiketlədiklərindən bəri & # 8211;

Swope Supernova Survey 2017a (və ya SSS17a) cazibə dalğa kəşfinin optik hissəsidir. Optikdəki əsər Science jurnalında bir məqalə kvartetində dərc edilmişdir.

Optik kəşfi istiqamətləndirməyə kömək edən Carnegie-Dunlap əməkdaşı Maria Drout dedi:

Gecənin əvvəlində mənbəyi tapmadan əvvəl tapmaq üçün təxminən bir saat vaxtımız olduğunu bilirdik. Buna görə sürətli hərəkət etməli olduq.

Carnegie komandasının optik kəşf üzrə digər liderlərindən olan Josh Simon dedi:

Yaxınlıqdakı bir qalaktikada parlaq mavi bir işıq mənbəyi gördük - ilk dəfə neytron ulduzlarının birləşməsindən parlayan dağıntılar müşahidə olundu. Mütləq həyəcan verici bir an idi.

Qravitasiya dalğası hadisəsinin optik komponentini ilk dəfə tapdıqları üçün, Karnegi astronomları əlavə müşahidələr üçün vaxt tapdılar. Birləşmənin bir neçə spektrini əldə etmək üçün rəsədxananın iki Magellan teleskopunda spektroqraflar qurdular. İlk gecə ərzində dünyanın heç bir rəsədxanası müqayisə edilə bilən müşahidələr aparmadı. Aşağıdakı videoda izah edilən bu astronomlar üçün daha yaxşı bir məna əldə edə bilərsiniz:

NSF kəşf haqqında daha çox cazibə dalğaları baxımından izah etdi:

LIGO məlumatları, Yerdən təxminən 130 milyon işıq ili arasında nisbətən yaxın məsafədə yerləşən iki astrofiziki cisimin bir-birinə doğru döndüyünü göstərdi. Cisimlərin ikili qara dəliklər qədər kütləvi olmadığı ortaya çıxdı və LIGO və Qızın əvvəllər aşkarladıqları obyektlər. Bunun əvəzinə, cisimlərin günəş kütləsindən 1,1 ilə 1,6 qat arasında bir nisbətdə olduğu və neytron ulduzlarının kütlə aralığında olduğu təxmin edildi. Neytron ulduzu təxminən 20 kilometr və ya 12 mil diametrdədir və o qədər sıxdır ki, bir çay qaşığı neytron ulduz materialının kütləsi təxminən milyard tondur.

İkili qara dəliklər LIGO dedektifinin həssas bandında saniyənin bir hissəsini yaradan & # 8216 xirps istehsal edərkən, 17 Avqust cingiltili təxminən 100 saniyə davam etdi və LIGO-nun bütün frekans aralığında eyni aralığa rast gəlindi & # 8212. ümumi musiqi alətləri kimi. Alimlər cingiltili mənbəyi bu günə qədər görülən qara dəliklərdən daha az kütləli obyektlər kimi təyin edə bildilər.

Georgia Tech-in fizika professoru və LIGO Scientific Collaboration sözçüsünün müavini Laura Cadonati əlavə etdi:

Bu təsbit həqiqətən astrofizika etmək üçün yeni bir yolun qapılarını açdı. Tarixin ən çox öyrənilmiş astrofizik hadisələrindən biri kimi xatırlanacağını gözləyirəm.

Artistin iki neytron ulduzunun partlayıcı toqquşması konsepsiyası. Robin Dienel tərəfindən hazırlanan Carnegie Science Institute-un nəzakəti.

Aşağı xətt: Bazar ertəsi, LIGO və Qız, toqquşan neytron ulduzlarının yaratdığı cazibə dalğalarının ilk aşkarlanmasını elan etdilər və həm cazibə dalğalarında həm də işığda müşahidə edildi. & # 8220Bu astronomiyada yeni bir dövr açır. & # 8221


Foss Təpəsindəki Van Vleck Rəsədxanası.

Yazı Söhbət, Astronomiya üzrə dosent Roy Kilgard, astronomiyada yeni bir kəşfin əhəmiyyətini izah edir. Astrofiziklər ilk dəfə LIGO (Lazer İnterferometri Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası) və Qız interferometrindən istifadə edərək neytron ulduzlarının birləşməsini müşahidə etdilər.

Bu xəbər çoxdan bəri davam edən bir nəzəriyyəni təsdiq edə bilər: Kainatdakı ən enerjili, parlaq hadisələrdən olan bəzi qamma şüalarının (qısaca QRB) neytron ulduzlarının birləşməsinin nəticəsidir. Və bu birləşmələrin potasında əksər ağır elementlər saxta ola bilər. Tədqiqatçılar laboratoriyada neytron ulduzlarının istiliyi və ya təzyiqi kimi bir şey istehsal edə bilməzlər, buna görə bu ekzotik cisimlərin müşahidəsi maddənin bu dərəcədə nəyin baş verdiyini yoxlamaq üçün bir yol təqdim edir.

Astronomlar həyəcanlıdırlar, çünki ilk dəfə eyni hadisədən qaynaqlanan cazibə dalğalarına və işıq siqnallarına sahibdirlər. Bu həqiqətən müstəqil ölçülər, neytron ulduzunun birləşməsinin fiziki anlayışına əlavə olan ayrı yollardır.

Lauren Rubenstein

Wesleyan Universitetində Media & amp İctimaiyyətlə Əlaqələr direktoru Lauren Rubenstein & rarr tərəfindən göndərilən bütün yazılara baxın

Axtarış

Kateqoriyalar

Əlaqəli bağlantılar

Twitter-də Wesleyan-ı izləyin

Sənət üzrə dosent Chris Chenier kodun risklərini və faydalarını yaradıcı bir vasitə kimi araşdırır. Fotoqrafiya tarixindən və təbiət elmlərindən fənlərarası bir araşdırma üçün ilham olaraq istifadə edir. Onun prosesi haqqında daha çox məlumat əldə edin: fal.cn/3gkl9

Ahmed M. Badr '20 tərəfindən hazırlanmış yeni bir kitab ədəbi və amp bədii ifadələri ilə dünyadakı gənc qaçqınların müxtəlif təcrübələrini göstərir. "Köçkün gənclərin hekayələrini və ifadələrini çəkmək, nümayiş etdirmək və ümid edirəm gücləndirmək istədim." Fal.cn/3gf1I

"Beləliklə, azadlıq işinin davam etdiyini anladığımız zaman da azadlığa can atmağı xatırladan bir bayramı qeyd edək." Prezident Roth ’78, son blog yazısında # ongünün federal bir tətil edilməsini əks etdirir. fal.cn/3gdeu

Exley-də nümayiş olunan tovuz quşu, bu yaxınlarda yeni lövhələr və təzə tovuz quşu lələkləri ilə yeniləndi. Bərpa heyəti, sərgidən tamaşaçılara bərpa prosesi haqqında məlumat vermək üçün bir fürsət olaraq istifadə etmək istəyir. fal.cn/3gcug

Philadelphia'da Greg Heller ’04 mənzil yardımını ən çox ehtiyacı olanların əlinə almaq üçün yorulmadan çalışır və süni bantların çox hissəsini kəsərək birbaşa kirayəçilərə pul verir. fal.cn/3ga6K

# Bu gün iki il əvvəl Wes işçiləri və tələbələr Middletown’un ​​ilk qürur paradında iştirak etdilər. Parad Middletown Şəhəri, Middlesex County Ticarət Palatası və @Wesleyan_U tərəfindən koordinasiya edildi və ortaq sponsorluq edildi. newsletter.blogs.wesleyan.edu/2019/06/17/wes… Wesleyan Universiteti tərəfindən retweet edildi

". Bu ölkə nümunə göstərdiyimiz zaman ən yaxşı vəziyyətdədir." Connor Matteson’un Prezident Baydenə yazdığı 23 məktub, WIDA-nın inşa müsabiqəsində qazanan 2 məqalədən 1-dir. O, nəslinin ABŞ-ın dünyada layiqli yerini tapmasının vacibliyini vurğuladı. fal.cn/3g1sd

Hər il @wesleyan_u indi növbəti #InTheHeightsMovie xəyalını quran yaradıcı tələbələr var fox61.com/mobile/article… Wesleyan Universiteti tərəfindən retweet edildi


Neytron Ulduzlarını Birləşdirmək Həqiqətən Kosmologiyanın Ən Böyük Dəlisini Çözə Bilər

Neytron ulduzları birləşdikdə, a yaratmadıqları təqdirdə elektromaqnit həmkarı yaratmalıdırlar. [+] dərhal qara dəlik, çünki bu cisimlərin içərisindəki daxili reaksiyalar səbəbiylə işıq və hissəciklər xaric olacaqdır. Ancaq birbaşa bir qara dəlik əmələ gəlirsə, xarici qüvvə və təzyiqin olmaması, Kainatdakı kənar müşahidəçilərə heç bir işığın və ya maddənin qaçmadığı yerdə tamamilə çökməyə səbəb ola bilər.

DANA BERRY / SKYWORKS DIGITAL, INC.

Kainat nə qədər sürətlə genişlənir? Genişlənən Kainat təxminən 100 il əvvəl ilk dəfə kəşf olunduğundan bəri, kosmologiyanı narahat edən ən böyük suallardan biri oldu. Kainatın hazırda nə qədər sürətlə genişləndiyini və zamanla genişlənmə sürətinin necə dəyişdiyini ölçə bilsəniz, Kainat haqqında bilmək istədiyiniz hər şeyi bir bütün olaraq müəyyən edə bilərsiniz. Buraya aşağıdakı kimi suallar daxildir:

  • Kainat nədən ibarətdir?
  • İsti Big Bang ilk dəfə meydana gəldiyindən nə qədər vaxt keçdi?
  • Kainatın son taleyi nədir?
  • Ümumi Nisbilik həmişə Kainatı idarə edir, yoxsa böyük, kosmik tərəzidə fərqli bir cazibə nəzəriyyəsinə ehtiyacımız var?

Bu illər ərzində Kainatımız haqqında çox şey öyrəndik, amma böyük bir sual hələ də şübhə altındadır. Kainatın genişlənmə sürətini ölçməyə çalışdığımızda, onu ölçmənin müxtəlif üsulları fərqli nəticələr verir. Müşahidələrin bir dəsti digər setdən təxminən 9% daha azdır və heç kim bunun səbəbini anlaya bilmədi. Digər metodların heç bir qərəzinə tabe olmayan tamamilə müstəqil bir testlə, neytron ulduzların birləşməsi Hubble parametrini əvvəllər olmadığı qədər ölçə bilər. İlk nəticələr yeni gəldi və son cavabı necə ortaya qoyacağımızı göstərin.

İlk dəfə 1917-ci ildə Vesto Slipher tərəfindən qeyd edildi, müşahidə etdiyimiz bəzi obyektlər spektrallığı göstərir. [+] Xüsusi atomların, ionların və ya molekulların udma və ya emissiya imzaları, lakin işıq spektrinin ya qırmızı ya da mavi ucuna doğru sistematik bir keçid ilə. Bu məlumatlar Hubble'ın məsafə ölçmələri ilə birləşdirildikdə, genişlənən Kainatın ilk fikrini ortaya çıxardı: bir qalaktika nə qədər uzaqlaşsa, işığı bir o qədər dəyişdirilir.

Vesto Slipher, (1917): Proc. Amer. Phil. Sok., 56, 403

Kainatın genişlənməsini ölçmək hekayəsi Edwin Hubble-a qayıdır. 1920-ci illərdən əvvəl göydə bu spiral və eliptik “dumanlıqları” gördükdə, onların qalaktikamızda mövcud olub olmadığını və ya hamısı özləri üçün uzaq qalaktikalar olduqlarını bilmirdik. Bu və ya digər tərəfə işarə edən bəzi ipuçları var idi, amma heç bir şey qəti deyildi. Bəzi müşahidəçilər yaxınlarda olduqlarını ifadə edərək bu spiralların zamanla fırlandığını gördüklərini iddia etdilər, bəziləri isə bu müşahidələrlə mübahisə etdilər. Some saw that these objects had large velocities — too large to be gravitationally bound to our galaxy if so — but others disputed the interpretation of those redshift measurements.

There Is Only One Other Planet In Our Galaxy That Could Be Earth-Like, Say Scientists

Elm adamları deyirlər ki, 29 Ağıllı Əcnəbi Sivilizasiyalar Onsuz da Bizi Görmüş ola bilər

İzah edildi: Niyə bu həftənin ‘çiyələk ayı’ bu qədər aşağı, bu qədər gec və parlaq olacaq

It wasn’t until Hubble came along, with access to a new telescope that was the world’s largest and most powerful at the time, that we could definitively measure individual stars within these objects. Those measurements, because we knew how stars worked, allowed us to learn that these objects weren’t hundreds or thousands of light-years away, but millions. Spirals and ellipticals were their own galaxies after all, and the farther away they were from us, the faster they appeared to be receding.

The original 1929 observations of the Hubble expansion of the Universe, followed by subsequently . [+] more detailed, but also uncertain, observations. Hubble's graph clearly shows the redshift-distance relation with superior data to his predecessors and competitors the modern equivalents go much farther. All the data points towards an expanding Universe.

ROBERT P. KIRSHNER (R), EDWIN HUBBLE (L)

In short order, astrophysicists put the entire picture together. Einstein’s original vision of a static Universe was impossible in a Universe filled with matter it needed to be either expanding or contracting. The more distant a galaxy was observed to be, on average, the faster it appeared to be moving away from us, following a simple mathematical relationship. And the expansion rate, the more intricately we measured it, appeared to change over time, as the density of matter and other forms of energy — which themselves change as the Universe expands — determines what the expansion rate must be.

Today, we have two fundamentally different classes of way to measure how the Universe expands. One builds on Hubble’s original method: start by measuring easily understandable, nearby objects, then observe that same type of object further away, determining its distance and apparent recession speed. The effects of the expansion of the Universe will imprint themselves on that light, allowing us to infer the expansion rate. The other is completely different: start with the physics of the early Universe, and a specifically imprinted signal that was left at very early times. Measure how the expansion of the Universe has affected that signal, and you infer the expansion rate of the Universe.

The construction of the cosmic distance ladder involves going from our Solar System to the stars to . [+] nearby galaxies to distant ones. Each “step” carries along its own uncertainties, but multiple independent measurements give the same value regardless of the indicator chosen. It also would be biased towards higher or lower values if we lived in an underdense or overdense region.

NASA,ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

The first method, generically, is known as the cosmic distance ladder. There are many independent ways to make cosmic distance ladder measurements, as you can measure many different types of stars and galaxies and many different properties that they have, and construct your distance ladder out of them. Each independent method that leverages the cosmic distance ladder, from gravitational lenses to supernovae to variable stars to galaxies with fluctuating surface brightnesses and more, all yield the same classes of result. The expansion rate is

73-74 km/s/Mpc, with an uncertainty of only about 2%.

The second method, although it doesn’t have a universal name like the first one, is often thought of as the “early relic” method, since an imprint from the early Universe shows up at specifically measurable scales at various epochs. It shows up in the fluctuations in the cosmic microwave background it shows up in the patterns by which galaxies cluster it shows up in the changing apparent angular diameter of objects at various distances. When we apply these methods, we get the same classes of result as well, and it’s different from the first method. The expansion rate is

67 km/s/Mpc, with an uncertainty of only 1%.

This graph shows which values of the Hubble constant (left, y-axis) best fit the data from the . [+] cosmic microwave background from ACT, ACT + WMAP, and Planck. Note that a higher Hubble constant is admissible, but only at the expense of having a Universe with more dark energy and less dark matter.

ACT collaboration data release 4

If you take the first method, it’s possible that the actual expansion rate might be as low as 72 or even 71 km/s/Mpc, but it really can’t be lower without running into problems. Similarly, you can take the second method, but it really can’t be higher than about 68 or 69 km/s/Mpc without problems. Either something is fundamentally wrong with one of these sets of methods, something is wrong with an assumption going into one set of methods (but it isn’t clear what), or something fundamentally new is going on with the Universe compared to what we expect.

What we keep hoping will happen is that there will be a completely new, independent way to measure the expansion rate that doesn’t have any of the potential pitfalls or errors or uncertainties that the other methods do. It would be revolutionary even if, for example, there were a “distance ladder” method that gave a low result, or if there were an “early relic” method that gave an anomalously high result. This puzzle, of why two different classes of methods yield two different results that are inconsistent with one another, is often called cosmology’s biggest conundrum today.

Modern measurement tensions from the distance ladder (red) with early signal data from the CMB and . [+] BAO (blue) shown for contrast. It is plausible that the early signal method is correct and there's a fundamental flaw with the distance ladder it's plausible that there's a small-scale error biasing the early signal method and the distance ladder is correct, or that both groups are right and some form of new physics (shown at top) is the culprit. But right now, we cannot be sure.

One of the places people are looking to potentially resolve this is through an entirely different set of measurements: through gravitational wave astronomy. When two objects that are locked in a gravitational death spiral radiate enough energy away, they can collide and merge, sending a colossal amount of energy through spacetime in the form of ripples: gravitational radiation. After hundreds of millions or even billions of light-years, they arrive at our detectors like LIGO and Virgo. If they have a large-enough amplitude and a frequency of just the right range, they’ll move these carefully calibrated mirrors by a tiny but periodic, regular amount.

The very first gravitational wave signal was only detected five years ago: in September of 2015. Flash forward to the present, where LIGO has been upgraded multiple times and joined by the Virgo detector, and we now have upwards of 60 gravitational wave events. A few of them — including an event in 2017 known as GW170817 and one in 2019 named GW190425 — were extremely close by and low in mass, cosmically speaking. Instead of merging black holes, these events were neutron star mergers.

Collision of two neutron stars showing electromagnetic and gravitational waves emitted during the . [+] merger process. The combined interpretation of multiple messengers allows it to understand the internal composition of neutron stars and to reveal the properties of matter under the most extreme conditions in our Universe.

The first one, in 2017, produced a light-signal as a counterpart: gamma rays, X-rays, and lower-energy afterglows across the electromagnetic spectrum. The second one, however, produced no light at all, despite many follow-up observations being conducted.

The reason? For the first merger, the masses of the initial two neutron stars were relatively low, and the post-merger object they produced was initially a neutron star. Spinning rapidly, it formed an event horizon and collapsed into a black hole in less than a second, but that was enough time for light and matter to get out in copious amounts, producing a special type of explosion known as a kilonova.

The second merger, however, had neutron stars that were more massive. Instead of merging to produce a new neutron star, it formed a black hole immediately, hiding all of that matter and light that otherwise would have escaped behind an event horizon. With nothing getting out, we have only the gravitational wave signal to teach us what happened.

The two best-fit models of the map of the neutron star J0030+0451, constructed by the two . [+] independent teams who used the NICER data, show that either two or three 'hot spots' can be fitted to the data, but that the legacy idea of a simple, bipolar field cannot accommodate what NICER has seen.

Zaven Arzoumanian & Keith C. Gendreau (NASA Goddard Space Flight Center)

However, we’ve also recently observed neutron stars to unprecedented accuracy, thanks to NASA’s NICER mission aboard the International Space Station. Among other features — such as flares, hot spots, and identifying how its rotational axis and its “pulse” axis are different — NICER helped us to measure how large these neutron stars must be in terms of their radius. With the knowledge that these neutron stars are somewhere between about 11 and 12 kilometers, with mass-dependent constraints, a team of scientists led by Tim Dietrich just published a paper where they not only determined the radii of the neutron stars during these two merger events, but used that information to infer the expansion rate of the Universe.

Using neutron star mergers — because they involve gravitational waves — is a little different than the other cosmic measurements we make. The light arriving from these mergers allows us to determine a distance in a similar fashion to how we’d do it for any other indicator: you measure the apparent brightness, you assume the intrinsic brightness, and that teaches you how far away it is. But it also involves using the gravitational wave signals: a standard “siren,” if you will, because of its wave properties, rather than a standard “candle” like we use for measuring light.

Numerical relativity simulation of the last few milliseconds of two inspiraling and merging neutron . [+] stars. Higher densities are shown in blue, lower densities are shown in cyan. The final black hole is shown in gray.

T. Dietrich (University of Potsdam), S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics)]

When the data is all combined, even for just one usable neutron star merger that had both a gravitational wave signal and an electromagnetic signal, yields remarkable constraints on how fast the Universe is expanding. The second neutron star merger, because of its higher masses, can help place constraints on the size of a neutron star as a function of mass, allowing them to estimate that a neutron star with 140% the mass of the Sun is precisely 11.75 km in radius, with just a

7% uncertainty. Similarly, they infer a value for the expansion rate of the Universe: 66.2 km/s/Mpc, with an uncertainty also of about 7%.

What’s remarkable about this estimate is threefold.

    Through just one multi-messenger event, where we observe light signals and gravitational wave signals from the same astrophysical process of a merging neutron star pair, we could constrain the Hubble constant to just

On the left, various measurements of the properties of the 2017 kilonova and gravitational wave . [+] event are plotted, with constraints combined to derive its distance from us and the inclination of the neutron star merger. On the right, the constraints from the early relics (purple) and distance ladder (blue) are shown, with this new work's results shown in orange. Note how all the gravitational wave data is not as good as this one kilonova measurement.

T. Dietrich et al. (2020), science

What’s perhaps most important about all of this is what we learn when we look ahead to the future. In many ways, we got very lucky in 2017 by having a neutron star merger occur so close to us, and then again by having it produce light signals and a neutron star as a result before collapsing into a black hole. But as our gravitational wave detectors operate for longer periods of time, as we upgrade them to get more sensitive, and as they become able to probe objects like this over a larger volume of space, we’re bound to see more of them. When we do, we should be able to measure the expansion rate of the Universe as never before.

Regardless of what the results are, we’re going to learn something profound about the Universe. We’ve learned more, over the past few years, about the size and properties of neutron stars, and seeing them merge has empowered us to measure exactly how fast the Universe is expanding through an entirely new method. Although this new measurement won’t resolve the tension that currently exists, it may not only point the way forward towards a solution, but it might do so more precisely — in short order — than any other method so far. For gravitational wave astronomy, a field that’s only five years old in earnest, it’s a remarkable advance that will almost certainly occur over the coming years.


“Unlike Anything We’ve Seen Before” — Strange Afterglow of a Neutron-Star Merger

The 2017 discovery of a binary neutron star merger opened a new era in astronomy. It marked the first time that scientists have been able to observe a cosmic event with both light waves — the basis of traditional astronomy — and gravitational waves, the ripples in space-time predicted a century ago by Albert Einstein’s general theory of relativity. Mergers of neutron stars, among the densest objects in the universe, are thought to be responsible for showering the Universe with heavy elements such as gold, platinum, and silver.

The Strange Afterglow

Observations from NASA’s orbiting Chandra X-ray Observatory indicated that the gamma-ray burst unleashed by the collision is more complex than scientists initially imagined. The afterglow from the distant neutron star merger, first detected in August 2017, persisted well into 2018 – much to the surprise of astrophysicists.

The massive collision took place about 138 million light years away and sent gravitational waves rippling through the Universe. Previous short gamma-ray bursts have all been detected at much longer distances, typically billions of light years away, which is too far to detect gravitational waves from the inspiral of the progenitor binary neutron star. The relative proximity of the August 2017 event provides astronomers a unique perspective into the afterglow of short gamma-ray bursts.

“An Entirely New Level of Knowledge”

“Usually when we see a short gamma-ray burst, the jet emission generated gets bright for a short time as it smashes into the surrounding medium – then fades as the system stops injecting energy into the outflow,” said McGill University astrophysicist Daryl Haggard, whose research group led the 2018 study. “This one is different it’s definitely not a simple, plain-Jane narrow jet.”

The new discovery “allows us to link this gravitational wave source up to all the rest of astrophysics: stars, galaxies, explosions, massive black holes and, of course, neutron-star mergers,” says Haggard, who led one of many teams of affiliated scientists around the world who examined the source of the latest gravitational-wave signal. “It’s an entirely new level of knowledge.”

Was a Hot Cocoon Created?

The new data could be explained using more complicated models for the remnants of the neutron star merger. One possibility: the merger launched a jet that shock-heated the surrounding gaseous debris, creating a hot ‘cocoon’ around the jet that has glowed in X-rays and radio light for many months.

The X-ray observations jibed with the radio-wave data reported by another team of scientists, which found that those emissions from the collision also continued to brighten over time.

While radio telescopes were able to monitor the afterglow throughout the fall of 2018, X-ray and optical observatories were unable to watch it for around three months, because that point in the sky was too close to the Sun during that period.

Discovery Opened a New Era in Astronomy

“When the source emerged from that blind spot in the sky in early December, our Chandra team jumped at the chance to see what was going on,” said John Ruan, a postdoctoral researcher at the McGill Space Institute and lead author of the paper. “Sure enough, the afterglow turned out to be brighter in the X-ray wavelengths, just as it was in the radio.”

That unexpected pattern has set off a scramble among astronomers to understand what physics was driving the emission. “This neutron-star merger is unlike anything we’ve seen before,” said Melania Nynka, another McGill researcher currently at MIT’s Kavli Institute. “For astrophysicists, it’s a gift that seems to keep on giving.” Nynka co-authored the new paper, along with astronomers from Northwestern University and the University of Leicester.

The binary neutron star merger was first detected by the U.S.-based Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). The European Virgo detector and some 70 ground- and space-based observatories helped confirm the discovery.

The Daily Galaxy, Maxwell Moe , astrophysicist, NASA Einstein Fellow , University of Arizona via McGill University

The Galaxy Report newsletter brings you twice-weekly news of space and science that has the capacity to provide clues to the mystery of our existence and add a much needed cosmic perspective in our current Anthropocene Epoch.


Colliding Neutron Stars May Unlock Mysteries of Universe Expansion

The National Science Foundation’s Arecibo Observatory in Puerto Rico has proven itself instrumental in another major astronomical discovery.

An international team of scientists, led by the University of East Anglia in the United Kingdom, found an asymmetrical double neutron star system using the facility’s powerful radio telescope. This type of star system is believed to be a precursor to merging double neutron star systems like the one that the LIGO (the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory in the United States)/Virgo discovered in 2017. The LIGO/Virgo observation was important, because it confirmed the gravitational waves associated with merging neutron stars.

The work published by this team today in the journal Təbiət, indicates these specific kinds of double neutron star systems may be the key to understanding dead star collisions and the expansion of the universe.

“Back in 2017, scientists at LIGO/Virgo first detected the merger of two neutron stars,” says physicist Robert Ferdman, who led the team. “The event caused gravitational-wave ripples through the fabric of space time, as predicted by Albert Einstein over a century ago. It confirmed that the phenomenon of short gamma-ray bursts was due to the merger of two neutron stars.”

One of the unique aspects of the 2017 discovery and today’s is that the double neutron systems observed are composed of stars that have very different masses. Current theories about the 2017 discovery are based on the masses of stars being equal or very close in size.

“The double neutron star system we observed shows the most asymmetric masses amongst the known merging systems within the age of the universe,” says Benetge Perera, a UCF scientist at Arecibo who co-authored the paper. “Based on what we know from LIGO/Virgo and our study, understanding and characterizing of the asymmetric mass double neutron star population is vital to gravitational wave astronomy.”

Perera, whose research is focused on pulsars and gravitational waves, joined the NSF-funded Arecibo Observatory in June 2019. The facility, which is managed by the University of Central Florida through a cooperative agreement with the NSF, offers scientists around the world a unique look into space because of its specialized instruments and its location near the equator.

The Discovery

The team discovered an unusual pulsar – one of deep space’s magnetized spinning neutron-star ‘lighthouses’ that emits highly focused radio waves from its magnetic poles.

The newly discovered pulsar (known as PSR J1913+1102) is part of a binary system – which means that it is locked in a fiercely tight orbit with another neutron star.

“The Arecibo Observatory has a long legacy of important pulsar discoveries,” says NSF Program Officer, Ashley Zauderer. “This exciting result shows how incredibly relevant the facility’s unique sensitivity remains for scientific investigations in the new era of multi-messenger astrophysics.”

Neutron stars are the dead stellar remnants of a supernova explosion. They are made up of the densest matter known – packing hundreds of thousands of times the Earth’s mass into a sphere the size of a city like New York.

In about half a billion years the two neutron stars will collide, releasing astonishing amounts of energy in the form of gravitational waves and light.

That collision is what the LIGO/Virgo team observed in 2017. The event was not surprising, but the enormous amount of matter ejected from the merger and its brightness was unexpected, Ferdman said.

“Most theories about this event assumed that neutron stars locked in binary systems are very similar in mass,” Ferdman says. “But this newly discovered binary is unusual because the masses of its two neutron stars are quite different – with one far larger than the other. Our discovery changes these assumptions.”

This asymmetric system gives scientists confidence that double neutron star mergers will provide vital clues about unsolved mysteries in astrophysics – including a more accurate determination of the expansion rate of the universe, known as the Hubble constant.

Other members on the discovery team are: P.C.C. Freire from the Max-Planck Institute f¨ur Radioastronomie in Germany, F. Camilo from the South African Radio Astronomy Observatory, J.M. Cordes from Cornell University, F. Crawrod from Franklin and Marshall College, J.W. T. Hessels from the University of Amsterdam and the Netherlands Institute for Radio Astronomy, V. M. Kaspi and E. Parent from McGill University, N. Pol from West Virginia University, I. H. Stairs from University of British Columbia. And J. van Leeuwen from the Netherlands Institute for Radio Astronomy.

Perera has multiple degrees including a doctorate in physics from West Virginia University. He’s authored or co-authored dozens of peer-reviewed journal articles and presented at conferences around the world. He previously taught at the University of Manchester and was a summer scholar at Purdue University.


We've solved the mystery behind gamma ray bursts

Nearly two seconds after the gravitational waves were detected, the FERMI space telescope registered a short burst of gamma-rays.

This blast of energy solves another mystery in itself, according to Associate Professor Tara Murphy from the University of Sydney.

She said scientists have speculated for the past 50 years that neutron star collisions are behind short gamma ray bursts — rapid jets of high-energy light that can last up to two seconds.

"We've known about those for a long time but we've never been certain what causes them," Dr Murphy said.


The banality of danger

In listening to these talks I was struck by how mundane the sources of these dangers were when it comes to day-to-day life. Unlike nuclear war or some lone terrorist building a super-virus (threats that Sir Martin Rees eloquently spoke of), when it comes to the climate crisis and an emerging surveillance culture, we are collectively doing it to ourselves through our own innocent individual actions. It's not like some alien threat has arrived and will use a mega-laser to drive the Earth's climate into a new and dangerous state. Nope, it's just us — flying around, using plastic bottles, and keeping our houses toasty in the winter. And it's not like soldiers in black body armor arrive at our doors and force us to install a listening device that tracks our activities. Nope, we willingly set them up on the kitchen counter because they are so dang convenient. These threats to our existence or to our freedoms are things that we are doing just by living our lives in the cultural systems we were born into. And it would take considerable effort to untangle ourselves from these systems.

So, what's next then? Are we simply doomed because we can't collectively figure out how to build and live with something different? I don't know. It's possible that we are doomed. But I did find hope in the talk given by the great (and my favorite) science fiction writer Kim Stanley Robinson. He pointed to how different eras have different "structures of feeling," which is the cognitive and emotional background of an age. Robinson looked at some positive changes that emerged in the wake of the COVID pandemic, including a renewed sense that most of us recognize that we're all in this together. Perhaps, he said, the structure of feeling in our own age is about to change.


Videoya baxın: ULDUZLARİ sayarken AYİ itirmeyin (Sentyabr 2021).