GW170817, 또는 천문학적으로 중요한 여름의 100초. 역사상 처음으로 중성자별 합병으로 인한 중력파가 감지되었습니다.

관측 결과는 미래에 중성자별의 구조와 우주의 중원소 형성의 신비를 밝힐 수 있을 것입니다

두 중성자별의 합병으로 생성된 중력파에 대한 예술가의 묘사

이미지: R. Hurt/Caltech-JPL

모스크바. 10월 16일 웹사이트 - 역사상 처음으로 과학자들은 두 중성자별의 합병으로 인한 중력파를 기록했습니다. 이는 우리 태양 크기와 모스크바 크기의 초고밀도 물체라고 N+1 웹사이트는 보고합니다.

후속 감마선 폭발과 킬로노바 폭발은 약 70개의 지상 및 우주 관측소에서 관찰되었습니다. 그들은 금과 백금을 포함하여 이론가들이 예측한 중원소의 합성 과정을 볼 수 있었고 이에 대한 가설의 정확성을 확인할 수 있었습니다. 신비한 짧은 감마선 폭발의 본질에 대해 공동 보도 서비스에서는 LIGO/Virgo, European Southern Observatory 및 Los Cumbres Observatory를 보고합니다. 관측 결과는 중성자별의 구조와 우주의 중원소 형성의 신비를 밝힐 수 있습니다.

중력파는 일반 상대성 이론에 의해 그 존재가 예측된 시공간 기하학의 진동파이다. LIGO 협력은 아인슈타인의 예측 이후 100년이 지난 2016년 2월에 처음으로 신뢰할 수 있는 발견을 보고했습니다.

2017년 8월 17일 오전(동해안 시간 기준 오전 8시 41분, 모스크바 기준 오후 3시 41분), LIGO 중력파 관측소에 설치된 탐지기 2대 중 1대의 자동 시스템이 은하의 도착을 감지한 것으로 알려졌다. 우주로부터의 중력파. 이 신호는 GW170817로 지정되었으며, 이는 2015년 처음 감지된 이후 중력파가 다섯 번째로 감지된 것입니다. 불과 3일 전, LIGO 천문대는 유럽의 Virgo 프로젝트와 함께 처음으로 중력파를 '듣게'되었습니다.

그러나 이번에는 중력 현상이 발생한 지 2초 만에 페르미 우주 망원경이 남쪽 하늘에서 감마선의 섬광을 기록했습니다. 거의 동시에 유럽-러시아 우주 관측소 INTEGRAL이 섬광을 보았습니다.

LIGO의 자동화된 데이터 분석 시스템은 이 두 사건이 일치할 가능성이 거의 없다는 결론을 내렸습니다. 추가 정보를 검색하는 동안 두 번째 LIGO 탐지기와 유럽 Virgo 중력 관측소에서도 중력파가 관찰되는 것으로 나타났습니다. 유럽 남부 천문대와 허블 우주 망원경을 포함한 많은 관측소가 중력파와 감마선 폭발의 원인을 찾기 시작하면서 전 세계 천문학자들이 경계에 나섰습니다.

작업은 쉽지 않았습니다. LIGO/Virgo, Fermi 및 INTEGRAL의 결합된 데이터를 통해 35제곱도의 영역을 개략적으로 설명할 수 있었습니다. 이는 대략 수백 개의 달 디스크 영역에 해당합니다. 불과 11시간 후, 칠레에 위치한 1m 길이의 거울이 달린 소형 스워프 망원경이 해당 광원의 첫 번째 이미지를 촬영했습니다. 이 이미지는 히드라 별자리의 타원은하 NGC 4993 옆에 있는 매우 밝은 별처럼 보였습니다. 다음 5일 동안 광원의 밝기는 20배로 떨어졌고 색상은 점차 파란색에서 빨간색으로 바뀌었습니다. 그동안 이 물체는 X선부터 적외선까지의 범위에서 많은 망원경으로 관찰되었으며, 9월에는 은하가 태양에 너무 가까워 관측이 불가능해졌습니다.

과학자들은 플레어의 원인이 지구로부터 약 1억 3천만 광년 떨어진 은하 NGC 4993에 있다고 결론지었습니다. 이것은 엄청나게 가깝습니다. 지금까지 중력파는 수십억 광년 떨어진 곳에서 우리에게 왔습니다. 이러한 근접성 덕분에 우리는 그들의 말을 들을 수 있었습니다. 파동의 원인은 1.1에서 1.6 태양 질량 범위의 질량을 가진 두 물체의 합병이었습니다. 이는 중성자 별일 수 있습니다.

은하 NGC 4993의 중력파 발생원 위치 파악

버스트 자체는 매우 오랜 시간 동안 "소리가 났습니다". 약 100초 동안 지속되는 버스트가 생성되었습니다. 한 쌍의 중성자별은 공통 질량 중심을 중심으로 회전하면서 중력파의 형태로 점차 에너지를 잃고 서로 가까워졌습니다. 그들 사이의 거리가 300km로 줄어들자 중력파는 LIGO/Virgo 중력 탐지기의 감도 영역에 들어갈 만큼 강력해졌습니다. 중성자별은 서로를 중심으로 15,000번의 회전을 완료했습니다. 두 개의 중성자별이 하나의 소형 물체(중성자별 또는 블랙홀)로 합쳐지면 강력한 감마선 폭발이 발생합니다.

천문학자들은 이러한 감마선 폭발을 짧은 감마선 폭발이라고 부릅니다. 감마선 망원경은 일주일에 한 번 정도 이를 감지합니다. 중성자별 합병으로 인해 보고된 짧은 감마선 폭발은 1.7초 동안 지속되었습니다.

긴 감마선 폭발의 성격이 더 명확하다면(그 원인은 초신성 폭발임), 짧은 감마선 폭발의 원인에 대한 합의는 없었습니다. 중성자별의 합병에 의해 생성된다는 가설이 있었습니다.

이제 과학자들은 중력파 덕분에 병합된 구성 요소의 질량을 알고 이것이 중성자 별임을 증명하기 때문에 처음으로 이 가설을 확인할 수 있었습니다.

"수십 년 동안 우리는 짧은 감마선 폭발이 중성자별 합병을 일으킨다고 의심해 왔습니다. 이제 이 사건에 대한 LIGO와 Virgo의 데이터 덕분에 우리는 답을 얻었습니다. 중력파는 병합 물체가 중성자별에 해당하는 질량을 가지고 있음을 알려줍니다. NASA 고다드 우주 비행 센터의 페르미 프로젝트 과학자인 줄리 맥에너리(Julie McEnery)는 감마선 폭발에 따르면 "블랙홀 충돌은 방사선을 생성하지 않기 때문에 이러한 물체는 블랙홀일 가능성이 낮다"고 말했습니다.

금과 백금의 원천

또한 천문학자들은 처음으로 일반 신성 플레어보다 약 1,000배 더 강력한 킬로노바(또는 "마크론") 플레어의 존재에 대한 명확한 확인을 받았습니다. 이론가들은 중성자별이나 중성자별과 블랙홀이 합쳐져 킬로노바가 발생할 수 있다고 예측했습니다.

이는 핵에 의한 중성자 포획(r-process)을 기반으로 하는 중원소 합성 과정을 촉발하고 그 결과 금, 백금 또는 우라늄과 같은 많은 중원소가 우주에 나타났습니다.

과학자들에 따르면, 한 번의 킬로노바 폭발은 달 질량의 최대 10배에 달하는 엄청난 양의 금을 생산할 수 있다고 합니다. 지금까지 킬로노바 폭발로 추정되는 사건은 단 한 번 관측됐다.

이제 처음으로 천문학자들은 킬로노바의 탄생뿐 아니라 그 “작업”의 산물도 관찰할 수 있게 되었습니다. 허블 망원경과 VLT(Very Large Telescope) 망원경을 사용하여 얻은 스펙트럼은 중성자 별이 합병되는 동안 형성된 세슘, 텔루르, 금, 백금 및 기타 무거운 원소의 존재를 보여주었습니다.

충돌 11시간 후, 킬로노바의 온도는 8,000도였으며, 팽창 속도는 초당 약 10만 킬로미터에 달했다고 N+1은 스턴버그 주립 천문 연구소(SAI)의 데이터를 인용했습니다.

ESO는 이번 관측이 두 중성자별이 합병하는 동안 어떻게 행동할지에 대한 예측과 거의 완벽하게 일치한다고 말했습니다.

"지금까지 우리가 얻은 데이터는 이론과 매우 일치합니다. 이는 이론가들의 승리이자 LIGO 및 VIrgo 관측소에서 기록된 사건의 절대적인 현실을 확인한 것이며 ESO의 놀라운 성과입니다. 킬로노바에 대한 그러한 관찰을 얻으려면"이라고 Nature Astronomy 기사의 첫 번째 저자인 Stefano Covino는 말합니다.

이것이 천문학자들이 중성자별의 충돌을 본 방법입니다.

과학자들은 중성자 별이 합병된 후에 무엇이 남아 있는지에 대한 질문에 아직 답을 갖고 있지 않습니다. 그것은 블랙홀일 수도 있고 새로운 중성자 별일 수도 있으며 감마선 폭발이 왜 발생했는지는 완전히 명확하지 않습니다. 상대적으로 약할 것.

LIGO와 Virgo 협력의 일환으로 러시아 과학자들이 처음으로 두 개의 중성자 별의 합병으로 인한 중력파를 감지했습니다. 이는 중력파와 전자기파 모두에서 관찰된 최초의 우주 사건입니다. 이 발견은 오늘 워싱턴과 모스크바에서 열린 기자회견에서 발표되었습니다. 결과는 Physical Review Letters 저널에도 게재될 예정입니다.

중력파 발견으로 미국 연구자 3명이 노벨 물리학상을 수상한 지 2주 후, LIGO(미국 레이저 간섭 중력파 관측소)와 Virgo(이탈리아 유사한 관측소) 협력이 최초로 중력파를 발견했다고 발표했습니다. 두 개의 중성자가 합쳐지면서 발생하는 시간 중력파이며, 이 현상은 우주 관측소(Integral, Fermi)와 전자기 복사를 기록하는 지상 망원경을 사용하여 중력파를 기록하는 레이저 간섭계에서 관찰되었습니다. 전체적으로 이 현상은 MASTER 로봇 망원경 네트워크(M.V. Lomonosov Moscow State University)를 포함하여 전 세계 약 70개의 지상 및 우주 관측소에서 관찰되었습니다.

“LIGO 관측소에서 블랙홀 충돌로 인한 중력파를 처음으로 직접 감지한 것은 약 2년 전이었습니다. 우주를 향한 새로운 창이 열렸습니다. 이미 오늘날 우리는 전통적인 천문학과 결합하여 정보를 얻을 수 있는 이 새로운 채널이 연구자들에게 얼마나 전례 없는 기회를 제공하는지 보고 있습니다.”라고 모스크바 주립 대학 물리학부 교수인 Valery Mitrofanov는 말합니다.

8월 17일, 두 LIGO 감지기 모두 GW170817이라는 중력 신호를 감지했습니다. 세 번째 처녀자리 탐지기가 제공한 정보는 우주 사건의 위치 파악을 크게 향상시켰습니다. 거의 동시에(중력파 발생 후 약 2초) NASA의 페르미 감마선 우주 망원경과 INTEGRAL의 국제 감마선 천체 물리학 연구소(INTEGRAL)가 감마선 폭발을 감지했습니다. 다음 날에는 엑스레이, 자외선, 광학, 적외선 및 전파를 포함한 다른 범위의 전자기 복사가 기록되었습니다.

LIGO 탐지기의 신호에 따르면 탐지된 중력파는 서로에 대해 회전하고 지구로부터 약 1억 3천만 광년이라는 상대적으로 가까운 거리에 위치한 두 개의 천체 물리학 물체에서 방출된 것으로 나타났습니다. 이 물체는 이전에 LIGO와 Virgo가 발견한 쌍성 블랙홀보다 질량이 덜한 것으로 밝혀졌습니다. 이들의 질량은 태양질량의 1.1~1.6배로 계산되었으며, 이는 가장 작고 밀도가 높은 별인 중성자별의 질량 범위에 속합니다. 일반적인 반경은 10-20km에 불과합니다.

좌표를 수신한 후 몇 시간 내에 천문대는 사건이 발생한 것으로 추정되는 하늘 영역 검색을 시작할 수 있었습니다. 광학 망원경으로 신성과 유사한 새로운 밝은 점이 발견되었습니다. 궁극적으로 지구와 우주에 있는 약 70개의 관측소가 다양한 파장 범위에서 이 사건을 관찰했습니다. 충돌 후 며칠 동안 X선, 자외선, 광학, 적외선 및 전파 범위의 전자기 복사가 기록되었습니다.

“처음으로 “외로운” 블랙홀 합병과 달리 “회사” 사건은 중력 탐지기뿐만 아니라 광학 및 중성미자 망원경으로도 기록되었습니다. 이것은 하나의 사건을 중심으로 관찰한 최초의 라운드 댄스입니다.”라고 M.V.의 이름을 딴 모스크바 주립대학교 물리학부 교수가 말했습니다. 로모노소프 세르게이 비야차닌.

이론가들은 합병이 "킬로노바"를 생산할 것이라고 예측했습니다. 중성자별 충돌로 남은 물질이 밝게 빛나며 충돌 지역에서 멀리 우주 공간으로 분출되는 현상이다. 이로 인해 납이나 금과 같은 무거운 원소를 생성하는 공정이 생성됩니다. 중성자별 합병의 잔광을 관찰하면 합병의 다양한 단계, 결과 물체와 주변 환경의 상호 작용, 우주에서 가장 무거운 원소를 생성하는 과정에 대한 추가 정보를 얻을 수 있습니다.

“핵융합 과정에서 중원소의 형성이 기록되었습니다. 따라서 금을 포함한 중원소 생산을 위한 은하 공장에 대해서도 이야기할 수 있습니다. 왜냐하면 금을 포함한 중원소가 무엇보다도 지구인의 관심을 끄는 금속이기 때문입니다. 과학자들은 이번 합병의 관찰된 매개변수를 설명할 모델을 제안하기 시작했습니다.”라고 Vyatchanin은 말했습니다.

오늘 여러 동시 기자회견에서 LIGO와 Virgo 중력 관측소 및 전 세계 다른 과학 기관의 과학자들은 올해 8월 처음으로 합병으로 인해 생성된 중력파를 감지할 수 있었다고 발표했습니다. 두 개의 중성자 별 중. 물리학자들은 이전에 네 번이나 중력파를 관찰했지만, 모두 중성자별이 아닌 두 개의 블랙홀이 합쳐지면서 발생했습니다.

©ESO/L. 칼사다/M. 코른메서

또한 역사상 처음으로 중력파를 일으키는 사건이 중력 검출기-간섭계뿐만 아니라 우주 및 지상 망원경을 통해 다양한 범위(X선, 자외선, 가시광선, 적외선 및 라디오). 이번 발견은 중력파와 중력 연구의 다음 단계를 제공할 뿐만 아니라 중성자별 연구에서도 상당한 발전을 제공할 것입니다. 특히, 이는 중성자별의 합병 과정에서 중원소가 합성된다는 가설과 감마선 폭발의 성질을 확증해 줍니다. 이 발견은 Nature, Nature Astronomy, Physical Review Letters 및 Asphysical Journal Letters 저널에 게재된 여러 기사에 설명되어 있습니다.

중력파는 질량이 있고 고르지 않은 가속도로 움직이는 모든 물체에 의해 생성되지만, 인간이 만든 장치를 사용하여 감지할 수 있을 만큼 충분히 강한 파동은 매우 큰 질량의 물체(블랙홀, 이중별 구성 요소, 중성자)의 상호 작용 중에 생성됩니다. 별. GW170817로 명명된 현재 파동은 올해 8월 17일 미국 LIGO 중력 관측소와 이탈리아 Virgo 탐지기 두 곳에서 모두 감지되었습니다.

지구상의 서로 다른 지점에 위치한 세 개의 감지기가 존재하므로 과학자들은 파동의 근원지 위치를 대략적으로 결정할 수 있습니다. 중력 관측소가 GW170817 파동을 기록한 지 2초 후에 감마선 섬광이 그 근원이 있어야 할 지역에서 발견되었습니다. 이것은 감마선 우주 망원경인 페르미(페르미 감마선 우주 망원경)와 INTEGRAL(국제 감마선 천체 물리학 연구소)에 의해 수행되었습니다. 그 후, 많은 지상 및 우주 관측소에서는 이러한 사건의 가능한 원인을 찾기 시작했습니다. 중력 관측소와 감마선 망원경의 데이터를 바탕으로 결정된 검색 영역의 면적은 약 35평방도에 달하며 이러한 하늘 부분에 달 디스크 전체가 들어갈 수 있을 정도로 상당히 컸습니다. 그 위에 위치한 별의 수는 수백만 개에 달합니다. 그러나 그들은 여전히 중력파와 감마선 폭발의 원인을 찾아냈습니다.

감마선이 폭발한 지 11시간 만에 처음으로 이를 수행한 것은 칠레의 라스 캄파나스 천문대에서 작동하는 Swope 반사 망원경이었습니다. 그 후 몇몇 대형 망원경은 이전에 승인된 관측 프로그램을 즉시 중단하고 태양계에서 40파섹(약 1억 3천만 광년) 떨어진 히드라 별자리에 있는 작은 은하 NGC 4993을 관찰하는 것으로 전환했습니다. 이 사건은 발견에 대한 첫 번째 소문을 불러일으켰지만 과학자들은 오늘 기자회견까지 공식적으로 아무것도 확인하지 않았습니다.

실제로 파도와 감마선의 근원은 은하 NGC 4993 근처에 위치한 별이었습니다. 이 별은 유럽 남부 천문대(VLT ESO)의 초거대 망원경인 하와이의 Pan-STARRS 및 Subaru 망원경으로 몇 주 동안 모니터링되었습니다. ), 신기술 망원경(NTT), VLT 측량 망원경(VST), 2.2미터 MPG/ESO 망원경, ALMA(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) 망원경 배열 등 전 세계 약 70개 관측소가 참여했다. 관측, 허블 우주 망원경. 이탈리아 천체 물리학 연구소(INAF)의 천문학자 엘레나 피안(Elena Pian)은 ESO 보도 자료에서 “과학자들이 과학의 새로운 시대의 시작을 목격하는 경우는 드물다”고 말했습니다. “이것도 그런 경우 중 하나예요!” NGC 4993 은하는 8월 저녁에만 관찰이 가능했기 때문에 천문학자들에게는 시간이 거의 없었습니다. 9월에는 태양에 너무 가까운 하늘에 나타나 관찰할 수 없게 되었습니다.

관측된 별은 처음에는 매우 밝았지만 관측 후 처음 5일 동안 밝기가 20배로 감소했습니다. 이 별은 우리 은하 NGC 4993과 같은 거리(1억 3천만 광년)에 위치해 있습니다. 이는 중력파 GW170817이 기록적으로 우리에게 가까운 거리에서 발생했음을 의미합니다. 계산에 따르면 중력파의 원인은 질량이 태양 질량의 1.1~1.6배에 해당하는 물체의 병합으로, 이는 블랙홀이 될 수 없음을 의미합니다. 그래서 중성자별이 유일한 설명이 되었습니다.

NGC 4993의 합성 이미지
그리고 많은 ESO 장비의 kilonova
©ESO

중성자별에 의한 중력파 생성은 블랙홀 합병 과정과 동일한 시나리오를 따르며, 중성자별에 의해 생성된 중력파만 더 약합니다. 쌍성계에서 공통 무게 중심 주위를 공전할 때 두 개의 중성자별은 중력파를 방출하여 에너지를 잃습니다. 따라서 그들은 하나의 중성자별로 합쳐질 때까지 점차적으로 가까워진다(합병 중에 블랙홀도 나타날 가능성이 있다). 두 개의 중성자별이 합쳐지면 일반 신성보다 훨씬 더 밝은 플레어가 발생합니다. 천문학자들은 이에 대해 킬로노바(kilonova)라는 이름을 제안합니다. 합병 과정에서 두 별의 질량 중 일부가 중력파 에너지로 변환되는데, 이는 이번에 지상 과학자들이 발견한 것입니다.

킬로노바별은 30여년 전에 예측됐지만 이번 사례는 그런 별이 발견된 첫 사례다. 관찰 결과 결정된 그 특성은 이전 예측과 잘 일치합니다. 두 개의 중성자별이 합쳐지고 킬로노바가 폭발하면 방사성 중화학 원소가 방출되어 빛의 5분의 1 속도로 날아갑니다. 다른 어떤 별의 폭발보다 빠른 속도로 며칠이 지나면서 킬로노바의 색은 밝은 파란색에서 빨간색으로 변합니다. ESO NTT 망원경으로 관측을 수행한 스티븐 스마트(Stephen Smartt)는 “모니터에 물체의 스펙트럼이 나타났을 때 이것이 내가 본 것 중 가장 특이한 과도 현상이라는 것을 깨달았습니다.”라고 말했습니다. – 나는 이런 것을 본 적이 없습니다. 우리와 다른 연구 그룹의 데이터는 이것이 초신성이나 배경 변광성이 아니라 완전히 특이한 것임을 분명히 보여줍니다."

별의 방출 스펙트럼은 중성자별이 합쳐지는 동안 우주로 방출된 세슘과 텔루르의 존재를 보여줍니다. 이 관찰은 초밀도 항성 물체의 깊이에서 천체물리학자들이 이전에 공식화한 r-핵합성(r-프로세스, 중성자 포획의 빠른 과정) 이론을 확증해주었습니다. 중성자별이 합쳐지면서 형성된 화학 원소는 킬로노바 폭발 이후 우주로 흩어졌습니다.

중성자 별이 합병되는 동안 짧은 감마선 폭발이 발생한다는 천문학 자의 또 다른 이론이 확인되었습니다. 이 아이디어는 오랫동안 표현되었지만 LIGO 및 Virgo 중력 관측소의 데이터와 천문학 자의 관찰을 결합해야만 최종적으로 정확성을 확인할 수있었습니다.

“지금까지 우리가 얻은 데이터는 이론과 매우 일치합니다. 이는 이론가들의 승리이자 LIGO-VIRGO가 기록한 사건의 절대적인 현실을 확인한 것이며, 킬로노바에 대한 그러한 관찰을 얻을 수 있었던 ESO의 놀라운 성과입니다.” – 천문학자 스테파노 코비노(Stefano Covino)는 말합니다.

오늘 워싱턴에서 열린 기자 회견에서 과학자들은 이전에 누구도 기록하지 않았던 천문학적 사건, 즉 두 개의 중성자 별의 합병을 공식적으로 발표했습니다. 관찰 결과를 토대로 5개 저널에 30개 이상의 과학 논문이 게재됐기 때문에 한꺼번에 모든 것을 이야기할 수는 없다. 다음은 요약과 가장 중요한 발견입니다.

천문학자들은 두 개의 중성자별이 합쳐지고 새로운 블랙홀이 탄생하는 것을 관찰했습니다.

중성자별은 크고 무거운(태양보다 몇 배 더 무거운) 별의 폭발로 인해 나타나는 물체입니다. 크기는 작지만(보통 직경이 20km를 넘지 않음) 밀도와 질량은 엄청납니다.

두 개의 중성자별이 합쳐지면서 지구에서 1억 3천만 광년 떨어진 곳에 블랙홀이 생성되었습니다. 이 블랙홀은 중성자별보다 훨씬 더 크고 밀도가 높은 물체입니다. 별들의 합병과 블랙홀의 형성은 중력, 감마선, 광학 복사의 형태로 엄청난 에너지의 방출을 동반했습니다. 세 가지 유형의 방사선은 모두 지상 및 궤도 망원경으로 기록되었습니다. 중력파는 LIGO 및 VIRGO 관측소에서 기록되었습니다.

이번 중력파는 지금까지 관측된 에너지파 중 가장 높은 에너지파였다.

모든 종류의 방사선이 8월 17일에 지구에 도달했습니다. 첫째, 지상 기반 레이저 간섭계인 LIGO와 Virgo는 지구를 여러 번 도는 중력파인 시공간의 주기적인 압축과 팽창을 기록했습니다. 중력파를 생성한 사건의 이름은 GRB170817A였습니다. 몇 초 후 NASA의 페르미 감마선 망원경은 감마선 범위에서 고에너지 광자를 감지했습니다.

이날은 크고 작은 지상망원경과 궤도망원경 등 모든 범위에서 운용되는 망원경이 우주의 한 지점을 바라보았다.

관찰 결과를 바탕으로 캘리포니아 대학교(버클리)는 중성자 별의 합병에 대한 컴퓨터 시뮬레이션을 만들었습니다. 두 별 모두 분명히 태양보다 약간 더 거대했지만 동시에 반경은 훨씬 작았습니다. 믿을 수 없을 정도로 밀도가 높은 이 두 개의 공은 끊임없이 가속하면서 서로를 중심으로 소용돌이치고 있었습니다. 진행 방법은 다음과 같습니다.

중성자 별이 합쳐진 결과 금, 우라늄, 백금과 같은 중원소 원자가 우주 공간으로 방출되었습니다. 천문학자들은 그러한 사건이 우주에 있는 이러한 원소들의 주요 원천이라고 믿습니다. 광학 망원경은 먼저 파란색 가시광선을 "본" 다음 자외선 복사선을 "보았고", 이는 적외선 범위의 적색광선과 복사선으로 바뀌었습니다.

이 시퀀스는 이론적 예측과 일치합니다. 이론에 따르면 중성자별이 충돌하면 물질의 일부가 손실됩니다. 충돌 지점 주변에 거대한 중성자와 양성자 구름이 뿌려집니다. 블랙홀이 형성되기 시작하면 그 주위에 강착 원반이 형성되고, 그 입자는 엄청난 속도로 회전합니다. 너무 커서 일부는 블랙홀의 중력을 극복하고 날아갑니다.

이 운명은 별이 충돌하는 문제의 약 2%를 기다리고 있습니다. 이 물질은 블랙홀 주위에 직경이 수만 킬로미터에 달하고 밀도는 태양과 거의 같은 구름을 형성합니다. 이 구름을 구성하는 양성자와 중성자는 서로 달라붙어 원자핵을 형성합니다. 그런 다음 이 핵의 붕괴가 시작됩니다. 지구상의 천문학자들은 며칠 동안 핵 붕괴로 인한 방사선을 관찰했습니다. GRB170817A 사건 이후 수백만 년 동안 이 방사선은 은하계 전체를 가득 채웠습니다.

모스크바, 10월 16일. /타스/. LIGO(미국 레이저 간섭계 중력파 관측소)와 Virgo(이탈리아의 유사한 관측소) 감지기는 두 중성자별의 합병으로 인한 중력파를 최초로 감지했습니다. 이 발견은 월요일 모스크바, 워싱턴 및 기타 국가의 여러 도시에서 동시에 열린 국제 기자 회견에서 발표되었습니다.

“과학자들은 처음으로 두 개의 중성자별의 합병으로 인한 중력파를 기록했으며 이 현상은 중력파를 기록하는 레이저 간섭계뿐만 아니라 우주 관측소(INTEGRAL, Fermi) 및 지상 망원경의 도움으로 관찰되었습니다. 이 현상은 로봇 망원경의 MASTER 네트워크(M.V. Lomonosov Moscow State University)를 포함하여 전 세계 약 70개의 지상 및 우주 관측소에서 관찰되었습니다.”라고 모스크바 주립 대학의 언론 서비스는 말합니다.

언제, 어떻게 등록하셨나요?

과학자들이 월요일에 보고한 이 발견은 8월 17일에 이루어졌습니다. 그런 다음 두 LIGO 감지기 모두 GW170817이라는 중력 신호를 등록했습니다. 세 번째 처녀자리 탐지기가 제공한 정보는 우주 사건의 위치 파악을 크게 향상시켰습니다.

중력파 발생 약 2초 후 거의 동시에 NASA의 페르미 감마선 우주 망원경과 국제 감마선 천체물리학 연구소/INTEGRAL이 감마선 폭발을 감지했습니다. 다음 날 과학자들은 X선, 자외선, 광학, 적외선 및 전파를 포함한 다른 범위의 전자기 복사를 기록했습니다.

LIGO 탐지기의 신호에 따르면 탐지된 중력파는 서로에 대해 회전하고 지구로부터 약 1억 3천만 광년이라는 상대적으로 가까운 거리에 위치한 두 개의 천체물리학적 물체에 의해 방출된 것으로 나타났습니다. 이 물체는 이전에 LIGO와 Virgo가 발견한 쌍성 블랙홀보다 질량이 덜한 것으로 밝혀졌습니다. 이들의 질량은 태양질량의 1.1~1.6배로 계산되었으며, 이는 가장 작고 밀도가 높은 별인 중성자별의 질량 범위에 속합니다. 일반적인 반경은 10-20km에 불과합니다.

쌍성 블랙홀 병합의 신호는 일반적으로 1초 미만 동안 LIGO 감지기의 감도 범위 내에 있었지만 8월 17일에 감지된 신호는 약 100초 동안 지속되었습니다. 별이 합쳐진 지 약 2초 후에 감마선의 섬광이 발생했는데, 이는 우주 감마선 망원경에 의해 기록되었습니다.

LIGO-Virgo 팀의 중력파의 신속한 검출과 감마선 검출이 결합되어 전 세계 광학 및 전파 망원경을 통한 관측이 가능해졌습니다.

좌표를 받은 여러 관측소는 사건이 발생한 것으로 추정되는 하늘 지역에서 몇 시간 내에 검색을 시작할 수 있었습니다. 신성과 유사한 새로운 밝은 점은 광학 망원경으로 감지되었으며, 결국 지구와 우주의 약 70개 관측소에서 다양한 파장 범위에서 사건을 관찰했습니다.

충돌 후 며칠 동안 X선, 자외선, 광학, 적외선 및 전파 범위의 전자기 복사가 기록되었습니다.

“처음으로 블랙홀의 “외로운” 합병과 달리 중력 탐지기뿐만 아니라 광학 및 중성미자 망원경을 통해서도 “집단” 사건이 기록되었습니다. 모스크바 주립대학교 물리학부 교수인 세르게이 비야차닌(Sergei Vyatchanin)은 이 현상의 관찰에 참여한 러시아 과학자 그룹의 일원이며 모스크바 물리학부 교수인 발레리 미트로파노프(Valery Mitrofanov)가 말했습니다. 주립대학교.

이론가들은 충돌하는 중성자별이 중력파와 감마선을 방출할 뿐만 아니라 넓은 주파수 범위의 전자기파 방출과 함께 강력한 물질 제트를 분출해야 한다고 예측합니다.

감지된 감마선 버스트는 소위 짧은 감마선 버스트입니다. 이전에 과학자들은 중성자별이 합쳐지는 동안 짧은 감마선 폭발이 발생한다고 예측했지만, 이제는 이것이 관측을 통해 확인되었습니다. 그러나 감지된 짧은 감마선 폭발의 원인은 지금까지 볼 수 있는 지구에 가장 가까운 것 중 하나였음에도 불구하고 폭발 자체는 그러한 거리에 비해 예상외로 약했습니다. 이제 과학자들은 이 사실에 대한 설명을 찾아야 합니다.

빛의 속도로

충돌 순간 두 개의 중성자별의 주요 부분이 감마선을 방출하는 하나의 초밀도 물체로 합쳐졌습니다. 중력파의 검출과 결합된 감마선의 최초 측정은 중력파가 빛의 속도로 이동한다는 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 예측을 확증해 줍니다.

"유튜브/조지아 테크"

"이전의 모든 사례에서 중력파의 근원은 블랙홀의 병합이었습니다. 역설적이게도 블랙홀은 곡선 공간으로만 구성된 매우 단순한 물체이므로 잘 알려진 일반 상대성 법칙에 의해 완벽하게 설명됩니다. 동시에 중성자별의 구조, 특히 중성자 물질의 상태 방정식은 아직 정확히 알려져 있지 않습니다. 따라서 중성자별 병합의 신호를 연구하면 극한 조건에서 초밀도 물질의 특성에 대한 엄청난 양의 새로운 정보를 얻을 수 있습니다. "라고 모스크바 주립대학교 물리학부 교수인 Farit Khalili도 Mitrofanov 그룹의 일원이라고 말했습니다.

중금속 공장

이론가들은 합병이 "킬로노바"를 생산할 것이라고 예측했습니다. 중성자별 충돌로 남은 물질이 밝게 빛나며 충돌 지역에서 멀리 우주 공간으로 분출되는 현상이다. 이로 인해 납이나 금과 같은 무거운 원소를 생성하는 공정이 생성됩니다. 중성자별 합병에 대한 발광 후 관측은 합병의 다양한 단계, 결과 물체와 주변 환경의 상호 작용, 우주에서 가장 무거운 원소를 생성하는 과정에 대한 추가 정보를 제공합니다.

“합병 과정에서 중원소의 형성이 기록되었습니다. 따라서 금을 포함한 중원소 생산을 위한 은하 공장에 대해서도 이야기할 수 있습니다. 결국 지구인들이 가장 관심을 갖는 것은 바로 이 금속입니다. 이번 합병의 관찰된 매개변수를 설명하는 모델을 제안하기 시작했습니다.” - Vyatchanin이 말했습니다.

LIGO-LSC 협력에 대하여

LIGO-LSC 과학 협력(LIGO Scientific Collaboration)은 다양한 국가의 100개 기관에서 온 1,200명 이상의 과학자를한데 모읍니다. LIGO 관측소는 캘리포니아 공과대학(California Institute of Technology)과 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)이 건설하고 운영합니다. LIGO의 파트너는 20개 연구 그룹의 280명의 유럽 과학자 및 엔지니어로 구성된 Virgo 협업입니다. Virgo 탐지기는 이탈리아 피사 근처에 있습니다.

러시아의 두 과학 팀이 LIGO 과학 협력 연구에 참여하고 있습니다. M.V. Lomonosov와 러시아 과학 아카데미(Nizhny Novgorod) 응용 물리학 연구소의 그룹. 이 연구는 러시아 기초 연구 재단과 러시아 과학 재단의 지원을 받습니다.

LIGO 감지기는 2015년에 블랙홀 충돌로 인한 중력파를 처음 감지했으며, 이 발견은 2016년 2월 기자 회견에서 발표되었습니다. 2017년 미국의 물리학자 라이너 와이스(Rainer Weiss), 킵 손(Kip Thorne), 베리 배리쉬(Berry Barish)는 LIGO 프로젝트에 대한 결정적인 공헌과 “중력파 관측”으로 노벨 물리학상을 수상했습니다.