25 kwietnia 2019 roku obserwatorium LIGO w Livingston w Luizjanie wychwyciło coś, co wyglądało na fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Dalsze badania potwierdziły tę hipotezę. Byłby to dopiero drugi przypadek zaobserwowania tego typu zdarzenia za pomocą falach grawitacyjnych.
Pierwszej takiej obserwacji dokonano w sierpniu 2017 roku – po raz pierwszy zaobserwowano zarówno fale grawitacyjne jak i światło widzialne pochodzące z jednego zderzenia. 25 kwietnia nie wykryto żadnego światła, jednak dzięki analizie danych samych fal grawitacyjnych naukowcy dowiedzieli się, że w wyniku zderzenia powstał obiekt o niezwykle dużej masie, znacznie większej niż tego oczekiwano.
Gwiazdy neutronowe to pozostałości umierających gwiazd, które wybuchają, gdy zapadają się pod koniec swojego życia. Kiedy dwie gwiazdy neutronowe krążą wokół siebie po spirali, przechodzą gwałtowne połączenie, które powoduje wstrząsy grawitacyjne w czasie i przestrzeni. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) to pierwsze obserwatorium, które bezpośrednio wykryło fale grawitacyjne (w 2015 roku); w tym przypadku fale powstały w wyniku gwałtownego zderzenia dwóch czarnych dziur. Od tego czasu obserwatoria LIGO i Virgo zarejestrowały dziesiątki potencjalnych kandydatów na łączące się czarne dziury.
Zdarzenie z kwietnia 2019 roku po raz pierwszy zostało zidentyfikowane w danych z samego detektora LIGO Livingston. Detektor LIGO Hanford był wówczas tymczasowo wyłączony, a oddalone o 500 mln lat świetlnych zdarzenie było zbyt słabe, aby mogło być widoczne w danych z obserwatorium Virgo. Korzystając z danych z Livingston połączonych z informacjami uzyskanymi z danych z Virgo, zespół naukowców zawęził lokalizację zdarzenia do skrawka nieba o rozmiarach ponad 8200 stopni kwadratowych (albo 20% nieba). Dla porównania, lokalizacja zdarzenia z sierpnia 2017 r. została zawężona do regionu zaledwie 16 stopni kwadratowych, czyli 0,04% nieba.
Dane LIGO pokazują, że łączna masa połączonych ciał jest około 3,4 razy większa od masy Słońca. W naszej galaktyce masy znanych układów podwójnych gwiazd neutronowych sięgają tylko 2,9 masy Słońca. Jedynym wyjaśnieniem tak wysokiej masy jest to, że nie było to zderzenie dwóch gwiazd neutronowych, ale gwiazdy neutronowej z czarną dziurą, ponieważ czarne dziury są cięższe niż gwiazdy neutronowe. Ale gdyby tak było, czarna dziura musiałaby być wyjątkowo mała jak na tę klasę. Zamiast tego naukowcy uważają, że bardziej prawdopodobne jest, że obserwatorium LIGO było świadkiem rozbicia dwóch gwiazd neutronowych.
Uważa się, że pary gwiazd neutronowych mogą powstać na dwa sposoby – z układów podwójnych masywnych gwiazd, z których każda kończy swoje życie jako gwiazda neutronowa, lub gdy dwie oddzielne gwiazdy neutronowe łączą się w gęstym środowisku gwiazdowym. Dane z obserwatorium LIGO na temat zdarzenia z 25 kwietnia nie wskazują, który z tych scenariuszy jest prawdopodobny, ale sugerują, że potrzeba więcej danych i nowych modeli, aby wyjaśnić nieoczekiwanie dużą masę połączenia.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej:
LIGO-Virgo Network Catches Another Neutron Star Collision
GW190425: Observation of a Compact Binary Coalescence with Total Mass ~3.4 Msun
Źródło: LIGONews
