Hviezdna kolízia, vlnky v časopriestore a pôvod zlata

Hviezdna kolízia, vlnky v časopriestore a pôvod zlata

Umelcova ilustrácia dvoch spájajúcich sa neutrónových hviezd. Vlniaca sa časopriestorová mriežka predstavuje gravitačné vlny, ktoré vychádzajú z kolízie, zatiaľ čo úzke lúče ukazujú záblesky gama lúčov, ktoré sú vystrelené len niekoľko sekúnd po gravitačných vlnách. Kredit: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

Asi pred 130 miliónmi rokov sa dve neutrónové hviezdy – tie zvláštne, zhutnené jadrá mŕtvych hviezd – navzájom rozbili. Výsledná explózia „kilonov“ spôsobila vlnenie časopriestoru a vymrštila do vesmíru ťažké kovy, ako je platina a zlato. Teraz astronómovia zachytili signály z tejto dávnej kolízie vo forme gravitačných vĺn a elektromagnetických signálov.

„Po prvé, 17. augusta, na začiatku, sme počuli viac ako sto sekúnd gravitačných vĺn vychádzajúcich z koncovej špirály, špirály smrti dvojice neutrónových hviezd,“ hovorí Vicky Kalogera, astrofyzička z Northwestern University a členka z Vedecká spolupráca LIGO . 'Išli jeden okolo druhého, kým sa nepriblížili tak blízko, že sa skutočne zrazili.'



Najprv prišli gravitačné vlny, vysvetľuje. Potom, len o dve sekundy neskôr, vedci zaznamenali záplavu vĺn prichádzajúcich z celého elektromagnetického spektra. 'Začalo to gama lúčmi, najenergickejším svetlom, ktoré máme, a pokračovalo optickým svetlom,' dodáva, 'neskôr aj röntgenovými lúčmi a nakoniec rádiovými vlnami, ktoré pokračovali hodiny, dni a týždne.'

Objav bol ohlásený v októbri spolu so záplavou vedeckých prác dokumentujúcich zistenia. V minulosti vedci LIGO zaznamenali gravitačné vlny zo splynutia čiernych dier, ale toto je prvýkrát, čo boli gravitačné vlny detekované popri elektromagnetických signáloch z rovnakého zdroja. „Je tu neuveriteľné množstvo novej vedy a je naozaj ťažké vybrať, čo je najvzrušujúcejšie,“ hovorí astrofyzik Daniel Holz z University of Chicago, tiež člen LIGO Scientific Collaboration.

[ Tohtoročné Nobelove ceny prišli s dávkou kontroverzie. ]

'Myslím, že sme sa dozvedeli o rýchlosti gravitačných vĺn, teraz sme sa dozvedeli, že rýchlosť gravitácie je rovnaká ako rýchlosť svetla,' hovorí. „Dozvedeli sme sa, kde sa vo vesmíre vyrába zlato a platina, alebo aspoň ich dobrá časť. Dokázali sme tiež zmerať rozsah vesmíru úplne novým spôsobom.'

Ako vysvetľuje, vedci už dlho predpokladali, že gravitačné vlny sa pohybujú rýchlosťou svetla, no vlny z tejto kolízie to napokon potvrdili. „Ukázali sme, že gama lúče a gravitačné vlny... po viac ako 100 miliónoch rokov dorazili na Zem do dvoch sekúnd od seba,“ hovorí.

Podobne si pozorne prezrite všetky šperky, ktoré nosíte, a zvážte, že dlho sme nemali dobré vysvetlenie, odkiaľ pochádzajú ťažké kovy, ako je zlato a platina. Podľa Holza Veľký tresk vysvetľuje vznik niektorých ľahších prvkov, ako je vodík a hélium. 'A potom tieto prvky vytvárajú hviezdy a hviezdy horia a produkujú ťažšie prvky a tento príbeh funguje až do železa... ale nie za železo,' hovorí.

Keď však vedci merali svetlo z kolízie neutrónovej hviezdy, Holz hovorí, že našli „podpisy“ ťažších prvkov, ako je zlato a platina, ktoré sa vyrábajú a vyvrhujú do kozmu. „A tak vlastne sledujeme film o vzniku tohto zlata a platiny,“ dodáva. To znamená, že zlato vo vašej svadobnej obrúčke alebo retiazke na náhrdelníku mohlo byť vykované dávnou zrážkou neutrónových hviezd v našej vlastnej Mliečnej dráhe. 'To zlato existuje v plyne, ktorý obklopuje slnko,' hovorí Kalogera. „Stáva sa to planétami, dostane sa do našich hôr a dostaneme to do baní a vyrábame naše šperky a hodinky. Ale nie je vyrobený na Zemi. Už to existuje.'

V skutočnosti vedci odhadujú, že nedávno objavená kolízia neutrónových hviezd vychrlila 200-násobok hmotnosti Zeme – len v zlate . Ale zberatelia, nebojte sa: Kov je stále vzácny, rovnako ako udalosť, ktorá ho vyrobila. 'V galaxii, ako je naša, sa tieto kolízie môžu vyskytnúť tucetkrát, možno niekoľko desiatokkrát za milióny rokov,' hovorí Kalogera.

Ale okrem zlata je tu ešte jeden aspekt objavu, ktorý Holza obzvlášť vzrušuje. Hovorí, že informácie získané z kolízie dávajú vedcom nový spôsob meranie expanzie vesmíru .

„Pomocou tejto udalosti, na základe skutočnosti, že sme ju zachytili v gravitačných vlnách aj vo svetle, môžeme urobiť absolútne jedinečný druh merania, o ktorom sme hovorili a chceli sme ho urobiť už dlho. ale nikdy predtým sme to nedokázali,“ hovorí. „A teraz sme to urobili a môžeme merať túto expanziu, ako rýchlo sa vesmír práve teraz rozširuje okolo nás. A tým získame celkový prehľad o rozsahu vesmíru a veku vesmíru. A je to jednoducho, je to krásne.'

Meranie má ešte nejaké chyby, ale Holz sa nenechal odradiť. 'Je to úplne prvýkrát, čo sme to urobili, ale je to v súlade s tým, čo sme poznali predtým, a celý obraz do seba tak trochu zapadá. A to je pozoruhodné, pretože sme to nikdy predtým nedokázali. A predsa to všetko nejako funguje.'

Neutrónová hviezda v porovnaní s panorámou Chicaga. Kredit: LIGO-Virgo/Daniel Schwen/Northwestern Hromadný pozemok pozostatkov hviezd. Zvyšok GW170817 je neklasifikovaný a označený ako otáznik. Kredit: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern

— Julia Franz (pôvodne uverejnený na PRI.org )