Ponad 30 radioteleskopów z pięciu kontynentów wspólnie zbadało miejsce połączenia się dwóch gwiazd neutronowych, z którego w 2017 roku odebrano sygnał fal grawitacyjnych. Obserwacje prowadził m.in. polski radioteleskop z Centrum Astronomii UMK w Toruniu. Wyniki badań opublikowano w "Science".
W sierpniu 2017 roku naukowcom udało się zarejestrować sygnał fali grawitacyjnej (GW170817) inny niż wcześniejsze detekcje. Poprzednio fale grawitacyjne pochodziły od łączenia się czarnych dziur, a tym razem połączyły się gwiazdy neutronowe. Na dodatek w tym samym miejscu na niebie równolegle zarejestrowano zjawisko na różnych falach elektromagnetycznych i dostrzeżono tzw. kilonową. Stanowiło to bardzo mocne potwierdzenie, że poprzednie detekcje fal grawitacyjnych były realne i naprawdę potrafimy je wykrywać.
Jak można się domyślać, naukowcy starali się śledzić ewolucję obiektu również później. W szczególności po około 200 dniach od obserwacji kilonowej SSS17a przeprowadzono obserwacje z użyciem ponad 30 radioteleskopów rozmieszczonych w różnych miejscach na Ziemi. 12 marca 2018 r. europejska sieć radioteleskopów EVN (European VLBI Network) oraz inne podobne sieci wspólnie skierowały swoje anteny, aby wykonać obserwacje techniką interferometrii wielkobazowej umożliwiającej uzyskanie bardzo wysokiej rozdzielczości obrazów. Następnie dane zebrano w centrum JIVE w Holandii, gdzie zastosowano zaawansowane techniki przetwarzania i analizy, uzyskując rozdzielczość którą można porównać do zobaczenia z Ziemi na powierzchni Księżyca obiektu o wielkości człowieka.
Obraz radiowy obiektu SSS17a wykonany przy użyciu danych zebranych przez ponad 30 radioteleskopów z pięciu kontynentów. Źródło jest widoczne na środku obrazu jako czerwony obiekt. Kolorów użyto jedynie na potrzeby ilustracji. Źródło: Giancarlo Ghirlanda / Science.
Jak "mocny" jest dżet kilonowej?
Astronomowie z zespołu badawczego, którym kierował Giancarlo Ghirlanda z Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF) we Włoszech, chcieli sprawdzić jak dokładnie rozprzestrzenia się materia wyrzucona w trakcie wybuchu kilonowej. Podczas tego zjawiska powstaje otoczka wokół obiektu (zderzających się gwiazd neutronowych), a dodatkowo powinien uformować się, także dżet materii. Przy czym nie wiadomo czy taki dżet jest w stanie wydostać się poza otoczkę i przemieszczać się dalej, czy może mu się to nie udaje i generuje rozszerzający się bąbel wokół obiektu.
Obserwacje radioastronomiczne dowiodły, że w przypadku kilonowej związanej z GW170817 dżet przemieszcza się poza otoczkę. Wskazuje na to obserwowana średnica kątowa źródła (mniej niż 2,5 milisekundy łuku), gdyż w innym przypadku obserwowany rozmiar był większy. Badacze podkreślają, że energia zawarta w dżecie odpowiada rocznej produkcji energii przez wszystkie gwiazdy w Drodze Mlecznej. A wszystko to jest skupione w obszarze o rozmiarach mniejszych niż rok świetlny.
Polski udział
W obserwacjach udział ma 32-metrowy radioteleskop w Centrum Astronomii UMK w Toruniu oraz dr Marcin Gawroński pracujący w tej placówce.
Naukowiec wskazuje, że częściowo jesteśmy zbudowani z materii pochodzącej z jakiegoś dawnego wybuchu kilonowej w Drodze Mlecznej, bowiem tego typu zjawiska są najważniejszym źródłem złota i platyny w kosmosie, a istnienie tych pierwiastków na Ziemi oznacza, że w pobliżu obłoku pyłu i gazu, z którego narodził się Układ Słoneczny, musiał mieć kiedyś miejsce wybuch kilonowej.
Radioteleskopy z pięciu kontynentów
Wszystkie radioteleskopy biorące udział w obserwacjach źródła GW170817 nieco 200 dni po wybuchu kilonowej. Obserwacji dokonano 12 marca 2018 r. Źródło: Paul Boven / JIVE.
Lista radioteleskopów, które wzięły udział w obserwacjach: Yebes (Hiszpania), Jodrell Bank (Wielka Brytania), e-MERLIN (Wielka Brytania), Westerbork (Holandia), Effelsberg (Niemcy), Medicina (Włochy), Onsala (Szwecja), Noto (Włochy), Toruń (Polska), Irbene (Łotwa), Hartebeesthoek (RPA), Zelenchukskaya (Rosja), Urumqi (Chiny), Badary (Rosja), Kunming (Chiny), Tianma (Chiny), Ceduna (Australia), Hobart (Australia), Parkes (Australia), Mopra (Australia), Australia Telescope Compact Array (Australia), Warkworth (Nowa Zelandia), Mauna Kea (USA), Brewster (USA), Owens Valley (USA), Kitt Peak (USA), Pie Town (USA), Karl G. Jansky Very Large Array (USA), Los Alamos (USA), Fort Davis (USA), North Liberty (USA), Green Bank (USA), Hancock (USA) i St. Croix (USA).
Więcej informacji:
- Binary neutron star merger produced a compact jet of material detectible From Earth
- Więcej o falach grawitacyjnych
- Wiadomości o falach grawitacyjnych
- Rozmowa z dr Marcinem Gawrońskim w Urania TV (na temat toruńskiego radioteleskopu)
- Astronarium nr 1 o radioastronomii
- Astronarium nr 48 o kilonowej
Źródło: Science / Centrum Astronomii UMK
Opracowanie: Krzysztof Czart
