https://bodybydarwin.com
Slider Image

We hebben misschien aanwijzingen dat een neutronenster in een zwart gat slaat

2020

Het detecteren van zwaartekrachtgolven heeft niet het soort bombastische panache dat het deed toen het drie jaar geleden voor het eerst gebeurde, maar dat maakt het niet minder opmerkelijk. Deze observatoria - aantoonbaar de meest gevoelige instrumenten die mensen ooit hebben gebouwd - blijven ons onderwijzen over gebeurtenissen in het universum die tot voor kort verborgen waren. We hebben paren van zwarte gaten bestudeerd die samensmelten, neutronensterren in elkaar botsen, en nu zijn we misschien eindelijk getuige geweest van tekenen van een zwart gat dat dichtsloeg in een neutronenster. Dat is iets waarvan wetenschappers nooit zeker wisten dat het zelfs mogelijk was.

"Het is een ontdekking van een nieuw astrofysisch systeem waarvan het bestaan ​​niet zeker was", zegt Katerina Chatziioannou, lid van het LIGO-team van het Center for Computational Astrophysical van het Flatiron Institute in New York, en binnenkort professor aan Caltech. “Deze systemen zijn theoretisch gevormd om te worden gevormd in verschillende astrofysische omgevingen, dus bewijzen dat ze bestaan ​​en schatten hoe vaak ze zijn ons zal vertellen over de omgevingen waarin ze worden gevormd.

Samenvattend: op 25 en 26 april werden twee nieuwe sets gravitatiegolfwaarnemingen gedetecteerd door het paar interferometers van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in Livingston, Louisiana en Hanford, Washington. zoals de Maagd-interferometer gevestigd in Italië. Terwijl de eerste signalen afkomstig lijken te zijn van een paar neutronensterren (ultra-dichte lichamen bestaande uit dicht opeengepakte neutronen, gevormd door de ineenstorting van massieve sterren na een supernova) die tegen elkaar botsen, lijken de laatste uit een zeldzame zwart gat-neutronenster fusie.

Deze nieuwste detecties komen na grote upgrades van de LIGO en Virgo observatoria. Het vermogen van hun lasers is verdubbeld, waardoor het effect van "ruis" wordt verminderd en de gevoeligheid van de detectoren met bijna 40 procent wordt verhoogd. "Deze detecties hadden eerder kunnen plaatsvinden, maar de verbeterde gevoeligheid stelt ons in staat een nauwkeuriger beeld te krijgen, zegt Rana Adhikari, een LIGO-teamlid en professor in de natuurkunde aan Caltech." Zoals een gesprek in een rustige kamer in plaats van een drukke koffie winkel."

De 25 april-detectie van twee neerslaan van neutronen, die wetenschappers S190425z noemen, is naar verluidt ongeveer 500 miljoen lichtjaar van de aarde gebeurd (twee tot drie keer verder dan de eerste waargenomen neutronensterfusie). Alleen de LIGO Livingston en Virgo observatoria hebben de zwaartekrachtgolven van deze gebeurtenis opgepikt (Hanford s observatorium was op dat moment offline), en het ontbreken van een volledige detectie betekent dat we nog steeds onduidelijk zijn over de precieze oorsprong van de evenement (het vond plaats in een woede die een vierde van de lucht beslaat).

Ondertussen gebeurde de crash van het neutronenster-zwart-gat op 26 april, S190426c genaamd, waarschijnlijk op ongeveer 1, 2 miljard lichtjaar afstand. Alle drie observatoria vingen zijn veel zwakkere signaal, dus wetenschappers hebben de locatie beperkt tot een gebied van 3 procent aan de hemel.

Hoe weten we dat dit een combinatie is van een neutronenster en een zwart gat en niet alleen paren van beide typen? Volgens Chatziioannou komt het neer op massa. Neutronensterren hebben meestal een lagere massa dan zwarte gaten en schattingen gemaakt van de zwaartekrachtsignalen die werden gemeten, vallen in een gemiddeld, Goudlokje-achtig bereik dat niet te licht en niet te zwaar is.

Helaas is dat ongeveer alles wat we echt weten over de oorsprong van de signalen van 26 april. We moeten bevestigen dat ze inderdaad afkomstig zijn van een neutronenster die tegen een zwart gat botst voordat we kunnen achterhalen hoe die objecten er eerder uitzagen en hoe de resulterende kosmische chimera er nu uitziet. Chatziioannou legt uit dat zij en haar team enige tijd nodig hebben om de gravitatiegolfgegevens en andere metingen zoals gammastralen en röntgenstralen te doorzoeken. Het zou ook helpen om in de komende maanden meer van dit soort evenementen te ontdekken om ervoor te zorgen dat het geen vals alarm is. Voor nu is de waarschijnlijkheid dat dit een neutronenster-zwart gatfusie is vier keer groter dan de kans dat het gewoon een binaire neutronenster is.

Maar er is zeker geen gebrek aan ideeën over hoe zo'n gebeurtenis plaatsvond. Eén theorie, zegt Shaon Ghosh, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan de Universiteit van Wisconsin Milwaukee en lid van het LIGO-team, is een co-evoluerend systeem, waar twee massieve sterren hun leven doorbrengen in een binair systeem, evolueren en vervolgens vormen een neutronenster en een zwart gat. Deze twee compacte objecten zenden zwaartekrachtsgolven uit, verliezen energie en hoekmomentum en verkleinen de scheiding daartussen en uiteindelijk samenvloeien. Een andere theorie omvat iets genaamd dynamische capture, waarbij een niet-verwante neutronenster en een zwart gat per ongeluk te dichtbij komen en beginnen om zwaartekracht met elkaar in wisselwerking te staan, totdat ze uiteindelijk samensmelten.

Ghosh benadrukt dat, omdat zwarte gaten eigenlijk geen oppervlak hebben, een neutronenster en een samenvoeging van een zwart gat niet echt een botsing is die materie in alle richtingen uitspuwt, maar eerder een zachte ineenstorting van de twee lichamen. Als de gebeurtenis inderdaad het gevolg was van een coalescentie van een neutronenster en een zwart gat, zegt Ghosh, dan kan de zwaartekracht van het zwarte gat de neutronenster voldoende vervormen, bits. Het kan een kosmische baan van materie vormen die rond het zwarte gat hangt.

Als we echter bevestiging krijgen, zou het een verbazingwekkende ontdekking zijn. De bevestiging van zwaartekrachtsgolven is consequent aangeprezen als bewijs van een groot deel van de algemene relativiteitstheorie van Einstein, maar velen hebben gehoopt dat onze detectie van deze signalen ons zou kunnen helpen een glimp op te vangen van een hele nieuwe wereld van astrofysica. Het lijkt erop dat dit een van de eerste voorbeelden van dat gerealiseerde potentieel zou kunnen zijn.

Elk systeem met een neutronenster draagt ​​informatie over dichte materie bij extreme dichtheden, zegt Chatziioannou. Dus door de gravitatiegolfgegevens te bestuderen kunnen we misschien iets afleiden over de eigenschappen van de neutronenster-materie. Ghosh voegt eraan toe dat vervolgobservaties ons zouden moeten helpen de verstorende fysieke effecten te begrijpen die optreden onder extreme omstandigheden zwaartekracht uitgeoefend door zwarte gaten.

Het zal tijd kosten voor de LIGO- en Maagd-teams om te gaan zitten met de resultaten en deze beter te begrijpen, maar als deze eerste ronde van hypothesen waar is, staan ​​we op het punt van een belangrijke paradigmaverschuiving in ons begrip van de astrofysica van het bekende universum.

Bekijk voor het eerst een digitaal verbeterde Black Hawk-helikoptervlieg

Bekijk voor het eerst een digitaal verbeterde Black Hawk-helikoptervlieg

Een 50 miljoen jaar oude school vissen is voor altijd in dit zeldzame fossiel geëtst

Een 50 miljoen jaar oude school vissen is voor altijd in dit zeldzame fossiel geëtst

Hier is hoe wetenschappers je misleiden om je groenten op te eten

Hier is hoe wetenschappers je misleiden om je groenten op te eten