Astronomiya

Neytron ulduzları və qara dəliklərin birləşməsindən GW

Neytron ulduzları və qara dəliklərin birləşməsindən GW

Qara dəliklərin (BH) və neytron ulduzlarının (NS) birləşməsindən yaranan cazibə dalğaları aşkar olunsaydı, neytron ulduzları ilə birləşən qara dəliklərin aşkarlanması niyə yoxdur?

Niyə BH-NS birləşməsi BH-BH və NS-NS-dən daha nadir bir hadisə olmalıdır?


Düşünürəm ki, hələlik dəqiq cavabımız yoxdur. LIGO, qara dəlik (BH) birləşmələrini aşkar edəcəyinə ümid edirdi və neytron ulduzu (NS) birləşmələrini aşkar etməsini gözləyirdi, lakin BH birləşmələri qismən daha yüksək olduqlarına görə daha tez-tez müşahidə olunur və beləliklə LIGO onları daha uzaqdan görə bilər və qismən 20- Gözlənilən 40 günəş kütləsi BHs LIGO gözlədiyimizdən daha yaygındır.

Bu ölçülü BH-lər kütləvi bir ulduzun supernova implosiyası ilə əmələ gələ bilər, lakin bu şəkildə əmələ gələn BH-lər olduqca nadir olmalıdırlar. Bunlar eyni zamanda iki kiçik BH-nin birləşməsi ilə də meydana gələ bilər - LIGO-nun da müşahidə etdiyi şey budur! Çox güman ki, bu daha böyük (lakin hələ də ulduz kütləsi) BH-lər əvvəlki birləşmələr nəticəsində istehsal edilmişdir.

Beləliklə, nəticədə LIGO algılamalarının tezliyi iki şeydən asılıdır: Cisimlərin ikili obyektlərdə həqiqi paylanması: NS-NS, NS-BH və BH-BH və birləşmə nəticəsində çıxan cazibə dalğalarının yüksəkliyi / parlaqlığı.

Ümumiyyətlə, qara dəliklər neytron ulduzlarından daha kütləvi ulduzlardan əmələ gəlir və bu, daha nadir ulduzlar deməkdir. (Bir ulduz nə qədər kütləvi olduğu üçün ulduz küləyi ilə kütləni daha sürətli tökərsə).

Beləliklə NS-NS sistemləri daha az kütləvi ulduz cütlərindən gəlir. NS-BH sistemləri eyni şəkildə meydana gəlir, lakin orijinal ulduzlardan birinin NS-yə gətirib çıxaracağından daha kütləvi olması. Digər tərəfdən, aşkarladığımız BH-BH sistemləri, çox güman ki, özlərinin çox sıx bir ulduz mühitində birləşmələrin nəticəsi olduğu BH-lərdən gəlir.

Nəticədə, NS-BH birləşmələrinin BH-BH birləşmələri ilə xüsusilə əlaqəli olacağını gözləməyəcəyik, çünki sələf sistemləri fərqli mexanizmlər vasitəsi ilə meydana gəldi. Ancaq NS-BH birləşmələrinin NS-NS birləşmələrindən daha nadir olacağını gözləyirik, çünki sələf sistemləri nadirdir.

İçində bir az əl sallaması var! Mövzuya dair bəzi sənədlər tapmağa çalışacağam - orada olmalıdır bir dəstə olmaq.


Astronomlar Neytron Ulduzunu yeyən bir Qara Delik casusluq edirlər

Charlie Wood, həm planetdə həm də xaricdə fizika elmlərindəki kəşfləri işıqlandıran bir jurnalistdir. Yazısı ortaya çıxdı Quanta Jurnalı, Populyar Elm, və başqa yerlərdə.
Twitter-də Charlie Wood-u izləyin

Müəllif

Charlie Wood, həm planetdə həm də xaricdə fizika elmlərindəki kəşfləri işıqlandıran bir jurnalistdir. Yazısı ortaya çıxdı Quanta Jurnalı, Populyar Elm, və başqa yerlərdə.

Təxminən 870 milyon il əvvəl iki ölü ulduz bir oldu. Onların birləşməsi, 14 Avqust 2019-cu ildə Yer üzünü əhatə edən bir cazibə dalğası ilə kosmosun toxumasını sarsıtdı və keçidlərini müəyyənləşdirmək üçün hazırlanmış üç cüt diqqətlə kalibrlənmiş lazerin arasından keçdi. Avtomatik bir sistem 21 saniyə sonra dünyada titrəyən smartfonları və pinqinqli noutbukları ilkin bir xəbərdarlıq göndərdi.

Bir neçə toqquşan qara dəlikdən qaynaqlanan Nobel mükafatından və ilk cazibə dalğa aşkarlanmasından bir neçə il sonra bu cür xəbərdarlıqlar adi hala çevrildi. Lakin bu dəfə astrofiziklər dərhal müşahidə olunan hadisənin xüsusi olduğunu bildilər. & ldquoMən məlumatları gördükdə çənəm düşdü və rdquo deyir ki, Kaliforniya Dövlət Universitetindən Geoffrey Lovelace, Fullerton, Lazer İnterferometr Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının (LIGO) Elmi İşbirliyinin üzvü.

Dalğa ABŞ-dakı LIGO və İtaliyadakı Qız Rəsədxanası tərəfindən 14 Avqust 2019-cu il saat 21: 11: 18-də təsbit edildi. Avtomatik bir ilk keçid təsnif etmək üçün çox yüngül cəsədlər arasında görünməmiş birləşmədən qaynaqlandı. hadisədən əlavə elektromaqnit tullantıları axtarmağa çalışan astronomları göndərir. Sonrakı analizlər, siqnalın cazibə qüvvəsinin bütün bir günəşi və şəhərin böyüklüyündə bir topa sıxdığı ulduz qalığı olan bir qara dəlik ilə neytron ulduzu arasında toqquşması olaraq təsnif etdi. Bu, güvənlə aşkarlanan ilk belə hadisə ola bilər və qara dəlikdən sonra qara dəlik düzəldilməsindən və iki neytron ulduzu birləşməsindən sonra cazibə dalğaları tərəfindən aşkarlanan üçüncü toqquşma növü ola bilər. Təsnifat qeyri-müəyyən olaraq qalsa da, indi GW190814 olaraq bilinən bu hadisə, tədqiqatçıların Einstein & rsquos ümumi nisbilik nəzəriyyəsini, ulduzların ölümü və həddindən artıq maddənin davranışlarını necə başa düşdüklərinə dair təsirləri ilə yeni bir astrofizik tədqiqat dövrünün başlanğıcını qoyur.


Onları niyə aşkarlamaq lazımdır?

Tarixən elm adamları Kainatı öyrənmək üçün demək olar ki, yalnız elektromaqnit (EM) radiasiyaya (görünən işıq, rentgen şüaları, radio dalğaları, mikrodalğalar və s.) Etibar etmişlər. Bəziləri neytrinolar adlanan subatomik hissəciklərdən də istifadə etməyə çalışırlar. Bu məlumatların hər biri elm adamlarına fərqli bir şey təqdim edir lakin tamamlayıcıdır Kainatın görünüşü.

Bununla birlikdə, cazibə dalğaları EM şüalanması ilə tamamilə əlaqəsizdir. Eşitmə görmə qədər olduğu kimi, işığdan da fərqlidirlər. Təsəvvür edin ki, insanlar yalnız gözləri və qulaqları olmayan bir növdülər. Sadəcə cisimlərin işığını öyrənərək ətrafınızdakı dünya haqqında çox şey öyrənə bilərsiniz. Sonra bir gün kimsə qulaq dedikləri bir şeyi icad etdi. Bu cihaz havada və ya suda əvvəllər mövcud olduğunu bilməyəcəyiniz titrəmələri hiss edir. Bu qulaq sadəcə elektromaqnit şüalanmasını öyrənməklə əldə edə bilmədiyiniz tamamilə yeni bir müşahidə sahəsini açır! LIGO, kosmik zamanın & # 39 orta & # 39; sında titrəmələri təyin edə bilən bir antena olaraq, hava və ya su kimi bir mühitdə titrəmələri aşkar edə bilən bir insan qulağına bənzəyir.

LIGO-nun kainat üzərində yeni bir & # 39 pəncərə & # 39 açdığı yoldur. Qara dəliklərin toqquşması kimi şeylər EM astronomları üçün tamamilə görünmür. LIGO üçün bu cür hadisələr geniş kosmik dənizdəki mayaklardır.

Daha da əhəmiyyətlisi, cazibə dalğaları maddə ilə olduqca zəif qarşılıqlı olduğundan (əmələ gələn, əks olunan, qırılan və ya əyilə bilən EM radiasiyasından fərqli olaraq) Kainat boyunca praktik olaraq maneəsiz gəzir və bizə cazibə dalğa Kainatına aydın bir baxış verir. Dalğalar mənşəyi haqqında məlumatları qalaktikalararası məkanı keçərkən EM radiasiyasının məruz qaldığı təhrif və dəyişikliklərdən azad olur.

LIGO-nun algıladığı cazibə dalğalarına Kainatdakı bəzi enerjili hadisələr və qara dəliklərin birləşməsi, neytron ulduzlarının birləşməsi, partlayan ulduzlar və hətta Kainatın özünün doğulması səbəb olur. Cazibə dalğaları ilə ötürülən məlumatların aşkarlanması və təhlili, Kainatı əvvəllər görünməmiş bir şəkildə müşahidə etməyimizə imkan verir, astronomlara və digər alimlərə sözün əsl mənasında ilk baxışlarını təqdim edir. görünməz möcüzələr. LIGO Kainatdakı bir sirr pərdəsini götürdü və bununla da fizika, astronomiya və astrofizikada maraqlı yeni araşdırmalara başladı.


Videolar

Neytron ulduz birləşməsi (Kredit: Christopher W. Evans / Georgia Tech)

Neutron Star toqquşmasının təyyarələri və dağıntıları (Kredit: NASA / Goddard Space Uçuş Mərkəzi / CI Laboratoriyası)

Neutron Ulduz Cütlüyünün Son Dansı (Kredit: W. Kastaun / T. Kawamura / B. Giacomazzo / R. Ciolfi / A. Endrizzi)

Cazibə dalğaları, İşıq Flaşları (Kredit: LIGO / Qız)

Cazibə dalğalarının mənbəyini böyütmək (Kredit: LIGO-Qız)

Neytron Ulduz Cütlüyünün Son Uçuşu (Kredit: LIGO-Qız / Aaron Geller / Northwestern University)

Dalğanı eşitmək (Kredit: Alex Nitz / Max Planck Qravitasiya Fizikası İnstitutu / LIGO)


Digər sənədlər və əlaqələr

  • APA
  • Müəllif
  • BIBTEX
  • Harvard
  • Standart
  • RIS
  • Vancouver

Tədqiqat nəticəsi: Jurnala töhfə ›Məqalə› peer-review

T1 - Eksantrik qara dəlik-neytron ulduz birləşməsi

N2 - Qarşıdakı bir neçə il ərzində qara dəliklərin (BH) və neytron ulduzlarının (NS) birləşməsindən yaranan cazibə dalğaları (GW) birbaşa aşkar edilə bilər və bu sistemlərin nəzəri bir şəkildə başa düşülməsini yüksək prioritetə ​​çevirir. Əlavə bir motivasiya olaraq, bu sistemlər qısa müddətli qamma-şüalanma atalarının bir hissəsini təmsil edə bilər. BH-NS birləşmələrinin ilkin, yarı dairəvi ilham və dinamik olaraq formalaşmış ələ keçirmə ikili sənədlər nəticəsində əldə ediləcəyi gözlənilir. Sonuncu kanal yüksək eksantrikliyə sahib birləşməyə imkan verir və nəticədə daha zəngin nəticələrə səbəb olur. BH-NS qarşılıqlı təsirlərinin bir sıra təsir parametrləri ilə ümumi nisbi simulyasiyalarını həyata keçiririk və potensial müşahidə edilə bilən nəticələri olan bu hadisələrin xüsusiyyətlərində, yəni GW imzası, qalıq yığılma disk kütləsi və bağlı olmayan material miqdarında əhəmiyyətli bir dəyişiklik tapırıq.

AB - Qarşıdakı bir neçə il ərzində qara dəliklərin (BH) və neytron ulduzlarının (NS) birləşməsindən yaranan cazibə dalğaları (GW) birbaşa aşkar edilə bilər və bu sistemlərin nəzəri bir şəkildə başa düşülməsini yüksək prioritetə ​​çevirir. Əlavə bir motivasiya olaraq, bu sistemlər qısa müddətli qamma-şüalanma atalarının bir hissəsini təmsil edə bilər. BH-NS birləşmələrinin ilkin, yarı dairəvi ilham və dinamik olaraq formalaşmış ələ keçirmə ikili sənədlər nəticəsində əldə ediləcəyi gözlənilir. Sonuncu kanal yüksək eksantrikliyə sahib birləşməyə imkan verir və nəticədə daha zəngin nəticələr əldə edilir. BH-NS qarşılıqlı təsirlərinin bir sıra təsir parametrləri ilə ümumi nisbi simulyasiyalarını həyata keçiririk və potensial müşahidə edilə bilən nəticələri olan bu hadisələrin xüsusiyyətlərində, yəni GW imzası, qalıq yığılma disk kütləsi və bağlı olmayan material miqdarında əhəmiyyətli bir dəyişiklik tapırıq.


GW Elm adamları Hubble Sabitini - Kainatın Genişlənməsi və Yaşını İnkişaf etdirmək üçün Yeni Metod təklif edirlər (Astronomiya)

Qalisiya Yüksək Enerji Fizikası İnstitutu (IGFAE) və ARC Qravitasiya Dalğa Kəşfi Mükəmməl Mərkəzi (OzGrav) rəhbərlik etdiyi beynəlxalq alimlər qrupu, Hubble sabit ölçülərinin dəqiqliyini aşağı səviyyəyə gətirmək üçün sadə və yeni bir metod təklif etdi. Birləşən neytron ulduzlarının bir cütünün tək bir müşahidəsindən istifadə edərək% 2.

Kainat davamlı genişlənir. Bu səbəbdən qalaktikalar kimi uzaq cisimlər bizdən uzaqlaşır. Əslində, nə qədər uzaqlaşsalar, bir o qədər sürətli hərəkət edirlər. Elm adamları, bu genişlənməni Hubble sabiti kimi tanınan məşhur bir sayda izah edirlər ki, bu da Kainatdakı cisimlərin bizə olan məsafəsinə görə bizdən nə qədər geri çəkildiyini izah edir. Hubble sabitini dəqiq bir şəkildə ölçərək, Kainatın yaşı da daxil olmaqla ən əsas xüsusiyyətlərini müəyyən edə bilərik.

On illərdir ki, elm adamları Hubble sabitini artan dəqiqliklə ölçür, Kainat boyunca yayılan, lakin çətin bir nəticəyə çatan elektromaqnit siqnallarını toplayır: iki ən yaxşı ölçmə uyğunsuz nəticələr verir. 2015-ci ildən bəri, elm adamları bu çətinliyi cazibə dalğaları elmi ilə həll etməyə çalışdılar: işıq sürəti ilə hərəkət edən məkan-zaman toxumasında dalğalar. Cazibə dalğaları ən şiddətli kosmik hadisələrdə yaranır və Kainat haqqında yeni bir məlumat kanalı təmin edir. Bunlar iki neytron ulduzunun - çökmüş ulduzların sıx nüvələrinin toqquşması zamanı yayılır və alimlərin Hubble davamlı sirrinə daha da dərinləşməsinə kömək edə bilər.

Qara dəliklərdən fərqli olaraq birləşən neytron ulduzları həm cazibə qüvvəsi, həm də x-şüaları, radio dalğaları və görünən işıq kimi elektromaqnit dalğaları meydana gətirir. Cazibə dalğaları neytron ulduzlarının birləşməsi ilə Yer arasındakı məsafəni ölçə bilsə də, elektromaqnit dalğaları bütün qalaktikasının Yerdən nə qədər uzaqlaşdığını ölçə bilər. Bu, Hubble sabitini ölçmək üçün yeni bir yol yaradır. Bununla birlikdə, cazibə dalğalarının köməyi ilə olsa da neytron ulduz birləşmələrinə qədər məsafəni ölçmək hələ də çətindir və qismən Hubble sabitinin indiki cazibə dalğa əsaslı ölçmələrində bir qeyri-müəyyənlik var.

16%, digər ənənəvi metodlardan istifadə edərək mövcud ölçülərdən daha böyükdür.

Bu yaxınlarda nüfuzlu The Astrophysical Journal Letters jurnalında yayımlanan bir məqalədə, ARC Mükəmməl Cazibə Dalğa Kəşf Mərkəzi (OzGrav) və Monash Universitetinin məzunları Prof Juan Calderón Bustillo (indiki La Caixa Junior Leader və Marie Curie Fellow İspaniyanın Santiago de Compostela Universitetinin Qalisiya Yüksək Enerji Fizikası İnstitutu) birləşdirilmiş neytron ulduzlarının bir müşahidəsindən istifadə edərək bu ölçmələrin dəqiqliyini% 2-yə çatdırmaq üçün sadə və yeni bir metod təklif etmişdir.

Prof Calderón Bustillo-ya görə, bu birləşmələrin nə qədər uzaqlaşdığını şərh etmək çətindir, çünki 'hazırda ikili çox uzağa və Yerlə üzləşib deyə bilmərik, ya da daha çox yaxın olsa da, Yer öz orbital düzündədir' . Bu iki ssenari arasında qərar vermək üçün qrup, daha yüksək rejimlər olaraq bilinən neytron ulduz birləşmələri tərəfindən yayılan cazibə dalğa siqnallarının ikincil, daha zəif komponentlərini araşdırmağı təklif etdi. ‘Orkestr fərqli alətlərdə çaldığı kimi, neytron ulduz birləşməsi də fərqli rejimlər vasitəsilə cazibə dalğaları yayır’ Prof. Calderón Bustillo izah edir. ‘Birləşən neytron ulduzları üzünüzə baxanda yalnız ən yüksək səsi eşidəcəksiniz. Lakin birləşmənin orbital təyyarəsinə yaxınsınızsa, ikincil olanları da eşitməlisiniz. Bu, neytron ulduz birləşməsinin meylini müəyyənləşdirməyə və məsafəni daha yaxşı ölçməyə imkan verir.

Bununla birlikdə, metod tamamilə yeni deyil: ‘Bunun çox kütləvi qara dəlik birləşməsi vəziyyətində yaxşı işlədiyini bilirik, çünki indiki dedektorlarımız daha yüksək rejimlər ən qabarıq olduqda birləşmə anını qeyd edə bilər. Ancaq neytron ulduzları məsələsində birləşmə siqnalının səsi o qədər yüksəkdir ki, dedektorlarımız bunu qeyd edə bilmirlər. Yalnız əvvəlki orbitləri qeyd edə bilərik 'deyir Prof Calderón Bustillo.

Gələcəkdəki cazibə dalğa detektorları, təklif olunan Avstraliya layihəsi NEMO kimi, neytron ulduzlarının həqiqi birləşmə mərhələsinə çata biləcəklər. "İki neytron ulduzu birləşdikdə, məsələlərini tənzimləyən nüvə fizikası, zəngin siqnallara səbəb ola bilər, əgər aşkar edilərsə, birləşmənin orbital müstəvisi ilə əlaqədar olaraq Yer kürəsinin harada oturduğunu dəqiq bilməyimizə imkan yaradır" deyən həmmüəllif və OzGrav Monash Universitetindən baş müstəntiq Dr Paul Lasky. Dr Lasky də NEMO layihəsinin liderlərindən biridir. "NEMO kimi bir detektor bu zəngin siqnalları aşkar edə bilər" dedi.

Ekip öz araşdırmalarında ulduzların nüvə fizikasının cazibə dalğalarına təsirini aşkarlaya biləcək neytron ulduz birləşmələrinin kompüter simulyasiyalarını həyata keçirdi. Bu simulyasiyaları araşdıraraq qrup NEMO kimi bir detektorun Hubble sabitini% 2 dəqiqliklə ölçə biləcəyini təyin etdi.
Potsdam Universitetindən olan tədqiqatın həmmüəllifi Prof Tim Dietrich deyir: 'Neytronların ulduzun içərisində davranışını izah edən incə detalların cazibə dalğalarında incə imzalar yaratdığını gördük ki, bu da genişlənmə sürətini təyin etməyə kömək edə bilər. Kainat. Ən kiçik nüvə miqyasındakı təsirlərin mümkün olan ən böyük kosmoloji miqyasda baş verənləri necə nəticələndirə biləcəyi maraqlıdır.

Hong Kong Çin Universitetinin lisenziya tələbəsi və tədqiqatın həmmüəllifi Samson Leong “nəticəmizlə bağlı ən həyəcan verici məqamlardan biri, olduqca mühafizəkar bir ssenari nəzərdən keçirərkən bu qədər böyük bir inkişaf əldə etməyimizdir. NEMO həqiqətən neytron ulduz birləşmələrinin emissiyasına həssas olmasına baxmayaraq, Einstein Teleskopu və ya Cosmic Explorer kimi daha çox inkişaf etmiş detektorlar daha həssas olacaq, buna görə də Kainatın genişlənməsini daha yaxşı dəqiqliklə ölçməyə imkan verir! ”.

Bu tədqiqatın ən görkəmli nəticələrindən biri, Kainatın mövcud fərziyyəyə uyğun olaraq kosmosda eyni dərəcədə genişlənib-genişlənmədiyini müəyyənləşdirə bilməsidir. & # 8216Bu dəqiqlik səviyyəsinə çatmaq üçün əvvəlki metodlar, Hubble sabitinin Kainatın bütün istiqamətlərində və tarixində eyni olduğunu zənn edərək bir çox müşahidəni birləşdirməyə əsas verir 'deyir Calderón Bustillo. "Bizim vəziyyətimizdə, hər bir fərdi hadisə," öz Hubble sabitini "çox dəqiq bir şəkildə qiymətləndirəcək və bunun əslində bir sabit olub olmadığını və ya məkan və zaman içində dəyişdiyini sınamağımıza imkan verəcəkdir."

Seçilən şəkil: Rəssamın bir cüt birləşən neytron ulduzunun təsviri. Kredit: Carl Knox, OzGrav-Swinburne Universiteti

İstinad: Juan Calderón Bustillo et al. Kainatın Genişlənməsini Xəritəçəkmə: Hubble Sabitinin Yüzdə Səviyyə Ölçmələrini Tək İkili Neytron ulduzlu Birləşmə Algılama, Astrofizik Jurnal Məktubları (2021) ilə Aktivləşdirmək. DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abf502


O1 / O2 Tədbirlər Kataloqu LIGO-Qızın ilk (O1) və ikinci (O2) müşahidə yürüşündə təsbit edilən nisbətlərini qiymətləndirən hadisələr və sənədlər kataloqu çıxdı

1 dekabr, Merilenddəki Kollec Parkdakı Qravitasiya Dalğa Fizikası və Astronomiya Çalıştayına qatılan elm adamları, Milli Elm Fondunun LIGO (Lazer İnterferometresi Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanası) və Avropa mərkəzli VIRGO qravitasiya yeni nəticələrini təqdim etdikləri üçün, 1 dekabr cazibə dalğa astronomiyası üçün hadisəli bir gün idi. - dalğa detektoru. Nəticələr cüt qara deşik və neytron ulduz cütü kimi kosmik cisimlərin birləşməsi üçün apardıqları axtarışlarla əlaqədar idi. LIGO və Qız iş birliyi, indi ulduz partlayışlarının sıx, sferik qalıqları olan 10 ulduz kütləsi ikili qara dəlik birləşməsindən və bir neytron ulduzunun birləşməsindən çəkilən cazibə dalğalarını inamla təsbit etdi. Qara dəlik birləşmə hadisələrindən altısı əvvəllər bildirilmişdi, dördü yeni elan olundu!

Bir neçə Hindistan Qravitasiya-Dalğa tədqiqatçısı, #IndIGO konsorsiumu, Qravitasiya dalğası Müşahidələrində Hindistan Təşəbbüsü vasitəsi ilə bu təsbitlərdə mühüm rol oynadı.

30 Noyabr 2016 - 25 Avqust 2017 tarixləri arasında davam edən ikinci müşahidə qaçışı, hazırda bildirilən dörd yeni cazibə dalğası hadisəsi daxil olmaqla bir ikili neytron ulduz birləşməsi və yeddi əlavə ikili qara dəlik birləşməsi əldə etdi! GW170729, GW170809, GW170818 ve GW170823 kimi tanınırlar, aşkarlandıqları tarixlərə görə.

Bütün bu hadisələr şənbə günü çıxan yeni # o2 kataloğuna daxil edilmişdir! Bunlardan bəziləri rekord qıran hadisələrdir! Məsələn, 29 iyul 2017-ci il tarixində ikinci müşahidə qaçışında təsbit edilən yeni GW170729 hadisəsi indiyə qədər müşahidə edilən ən kütləvi və uzaq cazibə-dalğa mənbəyidir! Təxminən 5 milyard il əvvəl baş verən bu birləşmədə, demək olar ki, beş günəş kütləsinin ekvivalent enerjisi cazibə radiasiyasına çevrildi!

GW170814, üç detektor şəbəkəsi ilə ölçülən ilk ikili qara dəlik birləşməsi idi və cazibə dalğa qütbləşməsinin (işıq qütbləşməsinə bənzər) ilk sınaqlarına icazə verdi.

GW170814-dən üç gün sonra aşkarlanan GW170817 hadisəsi, ikili neytron ulduz sisteminin birləşməsindən qravitasiya dalğalarının müşahidə olunduğunu ilk dəfə təmsil etdi. Üstəlik, bu toqquşma cazibə dalğalarında və işığında görüldü və kosmik cisimlərin müxtəlif şüalanma formalarında eyni vaxtda müşahidə olunduğu çox mesajlı astronomiyada yeni bir fəsil açdı.

LIGO və Qız bürcləri tərəfindən yaradılan qlobal şəbəkə tərəfindən aşkarlanan yeni hadisələrdən biri GW170818, səmada çox dəqiq bir şəkildə göstərildi. Dünyadan 2,5 milyard işıq ili məsafədə yerləşən ikili qara dəliklərin mövqeyi səmada 39 kvadrat dərəcə dəqiqliklə təyin olundu. Bu, onu GW170817 neytron ulduzunun birləşməsindən sonra ən yaxşı lokallaşdırılmış cazibə-dalğa mənbəyinə çevirir.

Əvvəlcə elektron preprintlərin arXiv anbarında yayımlanan bu yeni tapıntıları təsvir edən elmi məqalələrdə, iki müşahidə dalğasının bütün cazibə dalğa təsbitləri və namizəd hadisələrinin kataloqu şəklində ətraflı məlumatlar təqdim edilir, eyni zamanda xüsusiyyətləri izah edilir. birləşən qara dəlik populyasiyasının. Ən əhəmiyyətlisi, ulduzlardan əmələ gələn demək olar ki, bütün qara dəliklərin Günəşin kütləsindən 45 qat daha yüngül olduğunu tapırıq. Daha inkişaf etmiş məlumatların işlənməsi və alətlərin daha yaxşı kalibrlənməsi sayəsində əvvəllər elan edilmiş hadisələrin astrofizik parametrlərinin dəqiqliyi xeyli artdı.

İkinci müşahidə qaçışının nəticələri açıqlandıqca, bütün gözlər artıq 2019-cu ilin yazında başlayan üçüncü müşahidə qaçışında!


Bozon ulduzlarının birləşməsi kütləvi qara dəlik toqquşmasını izah edə və qaranlıq maddənin mövcudluğunu sübut edə bilər

İki bozon ulduzunun birləşməsindən bədii təəssürat. Kredit: Nicolás Sanchis-Gual və Rocío García Souto.

Qalisiya Yüksək Enerji Fizikası İnstitutu (IGFAE) və Aveiro Universitetinin rəhbərlik etdiyi beynəlxalq bir alim qrupu, GW190521 cazibə dalğası tərəfindən indiyədək müşahidə edilən ən ağır qara dəlik toqquşmasının əslində daha da sirli bir şey ola biləcəyini göstərir. iki bozon ulduzundan. Bu, kainatdakı kütlənin 27% -ni təşkil etdiyinə inanan qaranlıq maddəyə namizəd olan bu fərziyyə obyektlərinin varlığının ilk dəlili olacaqdır.

Cazibə dalğaları, kosmik zamanın toxumasında işıq sürəti ilə hərəkət edən dalğalardır. Bunlar mənbələri haqqında məlumat daşıyan kainatın ən şiddətli hadisələrindən qaynaqlanır. 2015-ci ildən bəri, ABŞ-dakı iki LIGO dedektoru və İtaliyanın Cascina şəhərindəki Qız bürcü detektorları cazibə dalğalarını aşkarladı və şərh etdilər. Bu detektorlar bu günə qədər təxminən 50 cazibə dalğa siqnalını müşahidə etmişlər. Bunların hamısı, qara dəliklərin və neytron ulduzlarının toqquşması və birləşməsində meydana gəldi və fiziklərin bu obyektlər haqqında məlumatları dərinləşdirməsinə imkan verdi.

Bununla birlikdə, cazibə dalğalarının vədi bundan qat-qat çoxdur, çünki bunlar nəticədə bizə əvvəllər müşahidə edilməmiş və hətta gözlənilməz obyektlərə dair dəlillər təqdim etməli və qaranlıq maddənin təbiəti kimi mövcud sirlərə işıq tutmalıdır. Ancaq sonuncusu artıq baş vermiş ola bilər.

2020-ci ilin sentyabrında LIGO və Qız iş birliyi (LVC) dünyaya GW190521 cazibə dalğa siqnalını elan etdi. Onların təhlillərinə görə, siqnal günəşin kütləsindən 85 və 66 dəfə çox olan iki ağır qara dəliyin toqquşması ilə tutarlı idi və bu, 142 günəş kütləsi ilə son bir qara dəlik meydana gətirdi. Nəticədə meydana gələn qara dəlik yeni, əvvəllər müşahidə olunmayan qara dəlik ailəsinin birincisi idi: ara kütləli qara dəliklər. Bu kəşf böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki bu cür qara dəliklər iki tanınmış qara dəlik ailəsi arasında itkin əlaqə idi: ulduzların çökməsindən yaranan ulduz kütləsindəki qara dəliklər və demək olar ki, hər birinin mərkəzində yerləşən supermassive qara dəliklər. Samanyolu da daxil olmaqla qalaktika.

Əlavə olaraq, bu müşahidə böyük bir çətinliklə gəldi. Ulduzların necə yaşadığını və öldüyünü bildiyimizi düşündüyümüz şey doğrudursa, toqquşan qara dəliklərin ən ağırı (85 günəş kütləsi) ömrünün sonunda bir ulduzun çökməsindən əmələ gələ bilmir və bu da bir sıra şübhələrə səbəb olur. və mənşəyi ilə bağlı imkanlar.

Bu gün nəşr olunan bir məqalədə Fiziki Baxış Məktubları, Santiago de Compostela və Xunta de Galicia Universitetinin ortaq mərkəzi olan Qalisiya Yüksək Enerji Fizikası İnstitutunda (IGFAE) Dr. Juan Calderón Bustillo rəhbərlik etdiyi bir elm adamı qrupu və postdoktoral tədqiqatçı Dr. Nicolás Sanchis-Gual Aveiro Universiteti və Instituto Superior Técnico (Univ. Lisboa), Valensiya Universiteti, Monash Universiteti və Hong Kong Çin Universitetinin əməkdaşları ilə birlikdə GW190521 siqnalının mənşəyi üçün alternativ bir açıqlama təklif etdi: ikisinin toqquşması qaranlıq maddəni izah etmək üçün ən çox ehtimal olunan namizədlərdən biri olan bozon ulduzları kimi tanınan ekzotik obyektlər. Komanda təhlillərində bu ulduzların yeni bir hissəcik qurucusunun, kütləsi elektronlardan milyard dəfə kiçik ultra yüngül bozonun kütləsini təxmin edə bildi.

Ekip, GW190521 siqnalını bozon ulduz birləşmələrinin kompüter simulyasiyaları ilə müqayisə etdi və bunların əslində məlumatları LIGO və Qız bürcünün apardığı analizdən biraz daha yaxşı izah etdiyini təsbit etdi. Nəticə mənbənin əvvəllər göstəriləndən fərqli xüsusiyyətlərə sahib olmasını nəzərdə tutur. Dr. Calderón Bustillo, "Birincisi, biz artıq" qadağan olunmuş "qara dəliklə qarşılaşma məsələsini ortadan qaldıran qara dəliklərin toqquşması barədə danışmazdıq. İkincisi, bozon ulduzu birləşmələri daha zəif olduğu üçün çox daha yaxın bir məsafə çıxarırıq LIGO və Qız bürcünün təxmin etdiyi ilə müqayisədə. Bu, təxminən 250 günəş kütləsi olan son qara dəlik üçün daha böyük bir kütləyə gətirib çıxarır, bu səbəblə orta kütləli bir qara dəliyin meydana gəlməsinə şahid olduğumuz həqiqət olaraq qalır. "

Dr. Nicolás Sanchis-Gual, "Boson ulduzları demək olar ki, qara dəliklər qədər kompakt cisimlərdir, lakin onlardan fərqli olaraq" geri dönməyən "bir səthə sahib deyillər. Çarpışdıqları zaman sonunda qeyri-sabit ola biləcək bir bozon ulduzu meydana gətirirlər. qara dəliyə çökərək LIGO və Qız bürcünün müşahidə etdikləri ilə uyğun bir siqnal istehsal edir.Bizim adi maddə olaraq bildiyimiz şeylərdən düzən ulduzlardan fərqli olaraq, bozon ulduzları ultralight bozonlar olaraq bildiklərimizdən ibarətdir. Qaranlıq maddə olaraq bildiklərimizi meydana gətirmək üçün ən cazibədar namizədlərdən. "

Ekip, analizin birləşən qara deşik fərziyyəsini qəbul etməsinə meylli olmasına baxmayaraq, nəticədə qəti olmayan bir şəkildə olsa da, bir bozon ulduz birləşməsinə üstünlük verilir. Valensiya Universitetindən Prof. Jose Jose Font, "Nəticələrimiz, ekzotik bozon ulduzu fərziyyəsinə bir az üstünlük verilsə də, verilər nəzərə alınaraq iki ssenarinin demək olar ki, fərqlənmədiyini göstərir. Bu, çox həyəcan verici, çünki bozon ulduz modelimiz , indiki andan etibarən çox məhdud və böyük inkişaflara tabedir. Daha inkişaf etmiş bir model bu ssenari üçün daha da böyük dəlillərə səbəb ola bilər və eyni zamanda bozon ulduz birləşməsi fərziyyəsi altında əvvəlki cazibə dalğa müşahidələrini araşdırmağa imkan verəcəkdir. "

Bu nəticə yalnız bozon ulduzlarının deyil, həm də ultra yüngül bozon kimi tanınan yeni bir hissəcik olan bloklarının da müşahidə edilməsini əhatə edəcəkdir. Aveiro Universitetindən Prof. Carlos Herdeiro, "Ən cəlbedici nəticələrdən biri, bu qaranlıq yeni maddə hissəciyinin kütləsini həqiqətən ölçə bilməyimiz və sıfır dəyərinin yüksək inamla atılmasıdır. Bu və digər cazibə dalğa müşahidələrinin təhlili, nəticəmiz çoxdan axtarılan qaranlıq maddə namizədi üçün ilk müşahidə sübutunu təmin edəcəkdir. "


Qara Delik-Neytron Ulduz Birləşmələri Kainatın Genişlənmə sürətini dəqiq ölçməyə kömək edə bilər

Neytron ulduz-qara dəlik birləşmələrinin cazibə dalğası və elektromaqnit müşahidələri Kainatın genişlənmə sürətinin dəqiq yerli ölçmələrini təmin edə bilər. Yeni araşdırmalarda İsveç, İngiltərə və Hollandiyadan olan astrofiziklər, yer üzündə alətlər tərəfindən nə qədərinin aşkarlanacağını görməyi məqsəd qoyaraq 25.000-dən çox bu cür birləşməni simulyasiya etdilər.

İlk rəssamın illüstrasiyası, iki neytron ulduz birləşdikdə bir-birinin ətrafında fırlandığı üçün bu yeni qara dəliyi yaradan prosesin əsas hissəsini göstərir. Bənövşəyi rəngli material birləşmənin dağıntılarını təsvir edir. Şəkil krediti: NASA / CXC / M.Weiss.

“Kainatın mövcud genişlənmə sürəti & Hubble sabit, H0 & # 8212 əhəmiyyətli bir kosmoloji mübahisəsinin mərkəzindədir ”dedi London Universitet Kollecinin doktoru Stephen Feeney və həmkarları.

“Sefid-supernova məsafəsi pilləkəninin yerli Kainatdakı birbaşa ölçmələrini tapın H0 = Meqaparsek başına saniyədə 74.03 km. ”

"Bu, ESA Planck peykinin Kosmik Mikrodalğa Arxa Planı, Böyük Partlayışdan qalan radiasiya ilə bağlı müşahidələrindən çıxarılan Kainat nəzəriyyəmizin səhv ola biləcəyini saniyədə 67.36 km / saniyə ilə ziddiyyət təşkil edir."

"Üçüncü bir ölçmə növü, qara dəlik-neytron ulduzlarının toqquşması nəticəsində meydana gələn kosmos parçasındakı işıq və dalğalanmalara baxaraq bu fikir ayrılığının həllinə kömək etməlidir."

Araşdırmada tədqiqatçılar qara dəliklərin və neytron ulduzlarının toqquşmasının 25.241 ssenarisini simulyasiya ediblər.

2030-cu ilədək Yerdəki alətlər, 3000-ə qədər bu cür birləşmənin səbəb olduğu kosmik zamandakı dalğaları hiss edə bildiklərini və bu hadisələrin təxminən 100-də teleskopların müşayiət olunan işıq partlayışlarını da görəcəyini tapdılar.

Bunlar, Kainatın genişlənmə sürətinin yeni, tamamilə müstəqil bir ölçülməsini təmin edəcək, yeni fizikaya ehtiyacı təsdiqləmək və ya inkar etmək üçün kifayət qədər dəqiq və etibarlı bir məlumat olacağı qənaətinə gəldilər.

"Neytron ulduzu çox böyük bir ulduz partladıqdan sonra yıxıldıqda yaranan ölü bir ulduzdur və inanılmaz dərəcədə sıxdır - ümumiyyətlə 20 km boyunca, lakin Günəşinkindən iki qat daha çox bir kütlə ilə" dedi Dr.Feney.

"Qara dəliklə toqquşması, yer üzündə LIGO və Qız bürcləri ilə təsbit edə biləcəyimiz cazibə dalğaları kimi tanınan yer-zaman dalğalarına səbəb olan kataklizmik bir hadisədir."

“Bu toqquşmalardan hələ işıq aşkar etməmişik. Ancaq Hindistan və Yaponiyada yeni detektorlarla birlikdə cazibə dalğalarını aşkarlayan cihazların həssaslığındakı irəliləyişlər, bu tip hadisələrin neçəsini aşkar edə biləcəyimiz baxımından böyük bir sıçrayışa səbəb olacaqdır. İnanılmaz dərəcədə həyəcanlıdır və astrofizika üçün yeni bir dövr açmalıdır. ”

"Hubble sabitindəki fikir ayrılığı kosmologiyanın ən böyük sirlərindən biridir" deyə London Universitet Kollecindən professor Hiranya Peiris əlavə etdi.

“Bu tapmacanı açmağımıza kömək etməklə yanaşı, bu kataklizm hadisələrindəki boşluq dalğaları Kainatda yeni bir pəncərə açır. Önümüzdəki on ildə çox maraqlı kəşflər edə bilərik. ”

Komandanın nəticələri jurnalda dərc edildi Fiziki Baxış Məktubları.

Stephen M. Feeney və s. 2021. Hubble Sabitinin Neytron-Ulduz-Qara-Delik birləşməsi ilə ölçülməsi perspektivləri. Fiz. Keşiş Lett 126 (17): 171102 doi: 10.1103 / PhysRevLett.126.171102


Qara dəlik uçlama nöqtəsinin yaxınlığında olan ən böyük neytron ulduzu

Sürətlə fırlanan bir neytron ulduzundan gələn zərbələr bir yoldaş ağ cırtdanın ətrafındakı təhrif olunmuş boşluqdan keçərək Yer üzünə doğru irəlilədikdə bir az ləngiyir. Bu gecikmə tədqiqatçılara pulsarın kütləsini hesablamağa imkan verdi. Şəkil: BSaxton, NRAO / AUI / NSF

Astronomlar, 2.17 günəş kütləsini cəmi 30 kilometr (18.6 mil) genişlikdə bir şəhər ölçüsündə kürə salan bir ağ cırtdanla sürətlə fırlanan və sürətlə fırlanan pulsar ulduzu tapdılar. Pulsar maddənin cazibə əzilməsinə qarşı qara dəliyə çevrilməsinə qarşı müqavimət qabiliyyəti arasındakı ən yüksək nöqtəyə yaxın görünür.

“Neytron ulduzları cazibədar olduğu qədər əsrarəngiz və & # 8221, Virginia Universitetinin bir aspirantı və Virginia'nın Charlottesville'deki Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasında doktoranturaya qədər təşəkkür edən Cromartie dedi. İlk qəbul etdiyi bir yazının müəllifidir Təbiət Astronomiyası.

& # 8220Bu şəhər ölçülü obyektlər əslində çox böyük atom nüvələridir. Daxililəri qəribə xüsusiyyətlərə sahib olduqları qədər böyükdürlər. Finding the maximum mass that physics and nature will allow can teach us a great deal about this otherwise inaccessible realm in astrophysics.”

Neutron stars and their fast-spinning cousins – pulsars – are formed in supernova explosions when the core of a massive star runs out of nuclear fuel. In the sudden absence of fusion energy radiating outward, gravity takes over and the core collapses, blowing away the star’s outer layers in spectacular fashion.

Depending on how much mass is present, the collapse will either halt due to quantum mechanical effects, leaving a compact neutron star in its wake, or continue to the point where a black hole forms.

Observations of gravity waves generated in the merger of two neutron stars suggests that tipping point is very close to 2.17 solar masses.

“Neutron stars have this tipping point where their interior densities get so extreme that the force of gravity overwhelms even the ability of neutrons to resist further collapse,” said Scott Ransom, an astronomer at NRAO and coauthor on the Nature Astronomy paper. “Each ‘most massive’ neutron star we find brings us closer to identifying that tipping point and helping us to understand the physics of matter at these mindboggling densities.”

The newly confirmed record holder is a millisecond pulsar known as J0740+6620. In a chance alignment, the pulsar and it’s white dwarf companion orbit each other edge on as seen from Earth.

Cromartie and her colleagues took advantage of that alignment to measure the mass of the white dwarf. Because the mass of the dwarf distorts the space around it in accordance with Einstein’s theory of general relativity, radiation from the pulsar is delayed on its way to Earth by about 10 millionths of a second when the pulsar passes behind its companion.

That delay was a direct indication of the white dwarf’s mass and from that, along with the time needed to make one rotation, the researchers could calculate the mass of the pulsar.

“The orientation of this binary star system created a fantastic cosmic laboratory,“ Ransom said.