Всего одно слияние нейтронных кинозвезд — и пять неописуемых вопросцев

    17 августа Почвы достигнули как только световые, эдак и гравитационно-волновые сигналы слияния нейтронных кинозвезд. В первый раз в истории пара сигналов существовала зарегистрирована людьми. Фаза спирального кружения наблюдалась сенсорами LIGO и Virgo в течение 30 секунд — в 100 раз подольше, чем прошлые гравитационно-волновые сигналы. А также этот сигнал предстал самым наиблежайшим из любых, что мы лицезрели, всего в 130 миллионах световых лет от нас. В то время как только обсерватории извлекали из сигналов неограниченное количество инфы, появилась новенькая задачка: привести все это же к теоретической осмысленности.

    Условно говоря, мы услышали гул, однако и не знаем, где он.

    Итан Зигель уселся с Крисом Фрайром из Государственной лаборатории Лос-Аламоса, спецом по сверхновым, нейтронным звездам и гамма-лучевым всплескам, который ишачит над теоретической стороной этих объектов и обстоятельств. Никто и не ждал, что LIGO и Virgo сумеют зарегистрировать слияние на этаком ранешном шаге проекта, всего сквозь два года опосля первой удачной регистрации и за длительное время перед началом заслуги запланированной чувствительности. Однако они не совсем только заметили сигналы, да и сумели определенно обозначить них родник, пространство слияния, что принесло нам кучу сюрпризов.

    Вот пять наибольших новеньких вопросцев, кои поднимает открытие.

    Содержание

    • 1 Как только частенько протекают слияния нейтронных кинозвезд?
    • 2 Что принуждает вещество выбрасываться в ходе слияния в этаком количестве?
    • 3 Произвело ли это же слияние сверхмассивную нейтронную кинозвезду?
    • 4 Ежели эти нейтронные суперзвезды могли быть наиболее громоздкими, существовало бы слияние невидимым?
    • 5 Что приводит к тамошнему, что гамма-лучевые всплески этакие колоритные в почти всех направлениях, а уж и не в конусе?
    • 6 Отдельной строчкой: как непрозрачны/прозрачны томные элементы?

    Как только частенько протекают слияния нейтронных кинозвезд?

    Прежде чем мы следили это же обстоятельство, у нас существовало два метода оценки частоты слияний нейтронных дыр: измерения удвоенных нейтронных кинозвезд в нашей галактике (как только от пульсаров) и наши теоретические фотомодели образования кинозвезд, сверхновых и них останков. Все это же предлагает нам оценку — порядка 100 этаких слияний происходит раз в год в границах кубического гигапарсека космоса.

    Наблюдение новенького действия обеспечило нам первую наблюдаемую оценку частоты сияний, и она в десять раз все больше ожидаемого. Мы задумывались, что нам пригодится LIGO, достигшая предела чувствительность (ныне она на полпути), дабы узреть хоть что-то, а уж потом к тому же три доп сенсора для четкого распознавания пространства. А уж нам удалось не совсем только рано узреть его, да и локализовать с первой же пробы. Итак, вопросец: нам ординарно подфартило узреть это же обстоятельство либо же частота таких вправду намного свыше, чем мы задумывались? Ежели свыше, в чем тогда-то неверны наши теоретические фотомодели? В будущем году LIGO уйдет на модернизацию, и у теоретиков будет малость времени пораскинуть мозгами.

    Что принуждает вещество выбрасываться в ходе слияния в этаком количестве?

    Наши фаворитные теоретические фотомодели предвещали, что слияния кинозвезд вроде сего будет сопровождаться колоритным световым сигналом в ультрафиолетовой и оптической частях диапазона в течение денька, а уж потом будет тускнеть и исчезать. Однако заместо сего блеск выдержало два денька, до того как начало тускнеть, и у нас, конечно же, возникли вопросцы. Колоритное свечение, которое выдержало эдак длительно, свидетельствует об фолиант, что ветра в диске вокруг кинозвезд выкинули 30-40 масс Юпитера в образе вещества. По нашим заданным, вещества обязано существовало быть все меньше в два раза либо даже в восемь раз.

    Что все-таки этакого удивительного в этих выбросах? Дабы смоделировать этакое слияние, надо включить не мало разной физики:

    • гидродинамику
    • ОТО
    • магнитные поля
    • уравнение состояния материи при ядерных плотностях
    • взаимодействия с нейтрино

    …и почти все альтернативное. Разнообразные коды моделируют эти ингридиенты с различными уровнями трудности, и мы и не знаем наверное, какой же из компонент ответственна за эти ветры и выбросы. Определить подходящий — неполадка для теоретиков, и нам приходится мириться с тем самым, что мы в первый раз измерили слияние нейтронных звезд… и получили сюрприз.

    В крайние моменты слияния две нейтронных суперзвезды не совсем только испускают гравитационные волны, да и чертовский взрыв, который эхом прокатывается по всему электрическому диапазону. И ежели товаром будет нейтронная кинозвезда, темная прореха либо нечто экзотичное посредственное, переходное состояние нам пока что непонятно

    Произвело ли это же слияние сверхмассивную нейтронную кинозвезду?

    Дабы получить довольно потерянной массы от слияния нейтронных кинозвезд, надо, дабы товар сего слияния сгенерировал довольно энергии надлежащего типа, дабы сдуть эту толпу с окружающего суперзвезды диска. Основываясь на наблюдаемом гравитационно-волновом сигнале, мы можем сообщить, что это же слияние сделало объект толпой 2,74 солнечных, что изрядно превосходит максимум солнечной массы, который возможно у невращающейся нейтронной суперзвезды. Другими словами, ежели ядерная материя ведет себя эдак, как только от нее ожидаем, слияние двух нейтронных кинозвезд обязано существовало привести к возникновению темной прорехи.

    Нейтронная кинозвезда — одно из самых плотных собраний вещества во Вселенной, но у ее массы существуют верхний рубеж. Превысьте его — и нейтронная кинозвезда опять коллапсирует с образованием темной прорехи

    Если б ядро сего объекта опосля слияния немедля сжалось перед началом темной прорехи, никакого выброса бы и не существовало. Если б заместо сего оно предстало сверхмассивной нейтронной кинозвездой, то обязано существовало бы крутиться очень резво, так как объемной угловой момент прирастил бы наибольший рубеж массы на 10-15%. Неполадка в фолиант, что если б мы получили эдак резво крутящуюся сверхмассивную нейтронную кинозвезду, она обязана существовала бы предстать магнетаром с очень сильным магнитным полем, в квадриллион раз наиболее сильным, чем поля на поверхности Почвы. Однако магнетары резво перестают крутиться и обязаны коллапсировать в темную прореху сквозь 50 миллисекунд; наши же наблюдения за магнитными полями, вязкостью и нагревом, кои выкинули толпу, отображают, что объект существовал сотки миллисекунд.

    Что-то тут и не эдак. Или у нас резво крутящаяся нейтронная кинозвезда, которая по некий причине и не является магнетаром, или у нас будут выбросы на сотки миллисекунд, и наша физика и не предлагает нам ответ. Причем, пусть даже быстро, вероятнее всего, у нас существовала сверхмассивная нейтронная кинозвезда, а уж за ней и темная прореха. Ежели оба случая верны, мы имеем дело с самой громоздкой нейтронной кинозвездой и самой маломассивной темной прорехой за всю историю наблюдений!

    Ежели эти нейтронные суперзвезды могли быть наиболее громоздкими, существовало бы слияние невидимым?

    Бытует рубеж тамошнему, как громоздкими умеют быть нейтронные суперзвезды, и ежели прибавлять и прибавлять массы, удастся аккурат темная прореха. Этот рубеж в 2,5 солнечных масс для невращающихся нейтронных кинозвезд значит, что ежели общественная толпа слияния будет ниже, вы практически наверняка останетесь с нейтронной кинозвездой опосля слияния, что приведет к мощным и длительным ультрафиолетовым и оптическим сигналам, кои мы лицезрели в этом случае. С альтернативный стороны, ежели подняться свыше 2,9 солнечных масс, сразу же опосля слияния сформируется темная прореха, полностью возможно — без ультрафиолетовых и оптических сопровождений.

    Эдак либо по другому, наше самое первое слияние нейтронных кинозвезд оказалось конкретно посреди сего спектра, когда может возникнуть сверхмассивная нейтронная кинозвезда, создающая выбросы и оптические и ультрафиолетовые сигналы в протяжении коротенького времени. Образуются ли магнетары при наименее громоздких слияниях? А уж наиболее громоздкие — сразу же приходят к черным прорехам и остаются невидимыми на этих длинах волн? Как редчайшие либо всераспространенные три этих категории слияния: нормальные нейтронные суперзвезды, сверхмассивные нейтронные суперзвезды и темные прорехи? Сквозь год LIGO и Virgo займутся поисками ответов на эти вопросцы, а уж у теоретиков будет как только раз год, дабы привести свои фотомодели в соответствие с прогнозами.

    Что приводит к тамошнему, что гамма-лучевые всплески этакие колоритные в почти всех направлениях, а уж и не в конусе?

    Этот вопросец очень непростой. С одной стороны, открытие подтвердило то, что издавна подозревали, однако ничуть и не могли обосновать: что сливающиеся нейтронные суперзвезды вправду создают гамма-лучевые всплески. Однако мы все время полагали, что гамма-лучевые всплески испускают гамма-лучи исключительно в тонкой конусообразной форме, 10-15 градусов в поперечнике. Сейчас же мы знаем, из положения слияния и величины гравитационных волн, что гамма-лучевые всплески уходят на 30 градусов от нашей полосы визирования, однако мы причем смотрим массивный гамма-лучевой сигнал.

    Природа гамма-лучевых всплесков обязана поменяться. Задачка теоретиков заключается в том, дабы растолковать, посему физика этих объектов так различается от предсказанной нашими моделями.

    Отдельной строчкой: как непрозрачны/прозрачны томные элементы?

    Когда дело доходит перед началом самых томных частей в повторяющейся таблице, мы знаем, что они произведены по наибольшей части и не сверхновыми, в частности слияниями темных дыр. Однако дабы получить диапазоны томных частей с расстояния в 100 миллионов световых лет, надо осознавать них прозрачность. Сюда заходит осознание атомных физических переходов электронов на орбиталях атома в астрономической мебелировке. В первый раз у нас существуют среда для проверки тамошнего, как только астрономия пересекается с атомной физикой, и дальнейшие наблюдения слияний обязаны дозволить нам ответить на вопросец об непрозрачности и прозрачности в фолиант числе.

    Полностью может быть, что слияние нейтронных кинозвезд происходит всегда, а уж когда LIGO достигнет запланированного уровня чувствительности, мы будем отыскивать десятки слияний в год. А также может быть, что это же обстоятельство существовало позарез редко встречающимся и нам повезет созидать только по единому за год даже опосля обновления инсталляций. Последующие десять лет физики-теоретики издержут на поиск ответов на свыше описанные вопросцы.

    Будущее астрономии покоится пред нами. Гравитационные волны — это же новейший, совсем независящий метод научные исследования неба, и сопоставляя небо с гравитационными волнами с классическими астрономическими картами, мы уже готовы ответить на вопросцы, кои и не осмеливались задать гораздо недельку обратно.