8 월 17 일, Advanced Laser Interferomer Mavitational-Wave Observatory (Ligo)는 새로운 것을 감지했습니다. 약 1 억 3 천만 광년 거리에있는 2 개의 초 고밀도 중성자 스타는 각각 도시만큼 작지만 태양보다 무겁고 킬로 노바 (Kilonova)라는 거대한 경련을 일으키고 시공간 잔물결을 지구로 보냈습니다.
.Ligo가 신호를 집어 들었을 때 천문학 자 Edo Berger는위원회 회의를 통해 하버드 대학교의 사무실에있었습니다. Berger는 Ligo가 감지 한 충돌 후반을 검색하기 위해 노력합니다. 그러나 그의 사무실 전화가 울렸을 때, 그는 그것을 무시했습니다. 얼마 지나지 않아 그의 핸드폰이 울렸다. 그는 디스플레이를 보았습니다.
edo, 이메일을 확인하십시오!
전화를 집어 들으십시오!
Berger는“저는 그 순간 모든 사람들을 쫓아 내고 행동에 뛰어 들었습니다. "나는 이것을 기대하지 않았다."
루이지애나와 워싱턴 주에있는 Ligo의 초음파 검출기 쌍은 2 년 전 두 개의 블랙홀의 충돌에서 나오는 중력파를 기록함으로써 역사를 만들었습니다. 블랙홀 충돌로 인한 3 가지 신호가 더 초기 발견을 따랐습니다.
그러나 블랙홀은 빛을 발산하지 않으므로 중력 파도를 넘어서서이 대격변을 관찰하는 것은 거의 없었습니다. 반면에 중성자 별 충돌은 불꽃 놀이를 생성합니다. 천문학 자들은 이전에 그런 쇼를 본 적이 없었지만, 이제 Ligo는 Berger 's Scurrying과 같은 연구 팀을 보냈습니다. 전자기 신호의 전체 범위에서 충돌의 즉각적인 여파를 포착했습니다. 총 70 개가 넘는 망원경이 하늘의 같은 위치를 향해 회전했습니다.
그들은 마더로드를 강타했습니다. 8 월 17 일 이후 천문학 자들은 광학, 무선, X- 선, 감마선, 적외선 및 자외선 망원경으로 충돌 중성자 별을 성공적으로 관찰했습니다. 오늘날 수십 개의 논문에 자세히 설명 된 엄청난 협력 노력은 물리적 검토 편지, 자연, 과학, 천체 물리학 저널 편지 에 동시에 나타납니다. 그리고 다른 저널은 천체 물리학자가 이벤트에 대한 일관된 설명을 함께 모을 수 있었을뿐만 아니라 천체 물리학에서 오랜 질문에 대답 할 수있었습니다.
“한 번의 중력 파도 측정은 핵 천체 물리학, 중성자 스타 인구 통계 및 물리학 및 정확한 천문학적 거리에 대한 창문을 열었습니다. "나는 가족 친화적 인 말로 얼마나 흥미 진진한 지 설명 할 수 없습니다."
오늘 Berger는“천문학의 역사에서 내려갈 것입니다.”
X는 스팟을 표시합니다
Berger가 중성자 별 합병으로 보이는 것의 가능한 좌표와 함께 전화, 이메일 및 자동화 된 공식 Ligo Alert를 받았을 때, 그는 자신과 그의 팀이 광학 망원경을 사용하여 여파를보기 위해 신속하게 행동해야한다는 것을 알았습니다.
.타이밍은 우연이었다. Ligo의 2 개의 탐지기와 유사한 새로운 중력 파 전망대 인 Virgo는 유럽에서 온라인으로 왔습니다. 3 개의 중력파 감지기가 함께 신호를 삼각 할 수있었습니다. Virgo가 데이터를 가져 가기 시작하기 전에 Neutron-Star 합병이 한 달 또는 2 월 더 일찍 발생했다면,“오류 상자”또는 하늘의 신호가 올 수 있었던 지역이 너무 커서 후속 관찰자들이 아무것도 찾을 가능성이 거의 없었을 것입니다.
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리고와 처녀 자리 과학자들은 또 다른 행운을 빕니다. 중성자 별을 병합하여 생성 된 중력 파도는 블랙홀보다 희미하며 감지하기가 더 어렵습니다. 독일 하노버에있는 앨버트 아인슈타인 연구소 (Albert Einstein Institute)의 천체 물리학자인 토마스 덴트 (Thomas Dent)와 리고 (Ligo) 회원에 따르면이 실험은 3 억 이내에 발생하는 중성자 스타 합병만을 감지 할 수있다. 이 행사는 리고와 전자기 망원경의 전체 범위에서 편안한 거리에서 훨씬 더 가깝습니다.
그러나 당시 Berger와 그의 동료들은 그 중 아무것도 몰랐습니다. 그들은 Victor M. Blanco 망원경에 장착 된 Dark Energy 카메라라는 악기를 사용할 수있는 칠레에서 일몰까지의 고통스러운 대기를했습니다. 천문학 자들은 하늘의 매우 넓은 영역을 빠르게 스캔 할 수 있기 때문에 천문학 자들은 카메라는 당신이보고있는 곳을 정확히 알지 못할 때 훌륭하다고 말했다. Berger는 또한 뉴 멕시코 중부에서 매우 큰 배열 (VLA), 칠레의 Atacama 대형 밀리미터 어레이 (Alma) 및 우주 기반 Chandra X-ray 전망대의 사용을 확보했습니다. (Ligo Alert를받은 다른 팀들도 VLA와 Alma를 사용하도록 요청했습니다.)
몇 시간 후, Dark Energy Camera의 데이터가 시작되었습니다. Berger의 팀은 새로운 밝은 광원을 발견하는 데 45 분이 걸렸습니다. 빛은 Ligo 경보에서 지적 된 별자리 Hydra에서 NGC 4993이라는 은하계에서 나오는 것처럼 보였고 Ligo가 보이는 곳에서 대략적인 거리에서
.버거는“우리가 정말로 흥분하게 만들었고, 나는 여전히 동료로부터‘성스러운 [담배],이 갤럭시 근처의 그 밝은 소스를 봐!’라는 이메일을 가지고있다”고 말했다. “우리 모두는 충격을 받았습니다.”“우리는 즉시 성공할 것이라고 생각하지 않았습니다.” 팀은 긴 슬로그를 예상했으며, 몇 년 동안 Ligo 탐지 후 몇 년 동안 무언가를 발견 할 때까지 여러 검색을 겪어야 할 수도 있습니다. "그러나 이것은 X가 그 자리를 표시 할 때와 같은 것처럼 눈에 띄었다."
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한편, 적어도 5 개의 다른 팀이 새로운 밝은 광원을 독립적으로 발견했으며 수백 명의 연구원들이 다양한 후속 조치를 관찰했습니다. 산타 크루즈 (Santa Cruz) 캘리포니아 대학교의 천문학자인 데이비드 쿨터 (David Coulter)와 동료들은 칠레의 스와프 망원경을 사용하여 이벤트의 정확한 위치를 정확히 지적했으며, Las Cumbres Observatory 천문학자는 전 세계 20 개의 망원경 로봇 네트워크의 도움을 받아 그렇게했습니다.
버거와 나머지 다크 에너지 카메라 후속 팀의 경우 허블 우주 망원경에서 전화 할 때가되었습니다. 베테랑 악기에서 시간을 확보하는 데는 보통 몇 달이 아니라 몇 주가 걸립니다. 그러나 특별한 상황에서는 "감독의 재량 시간"을 사용하여 줄을 서서 앞서 나갈 수있는 방법이 있습니다. Astrophysics Harvard-Smithsonian Center의 천문학자인 Matt Nicholl은 팀을 대신하여 Hubble과의 자외선 측정을 제안하는 제안을 제출했습니다. Berger는“두 단락이 두 단락이었습니다. 그게 한밤중에 우리가 할 수있는 전부입니다. “우리는 바이너리 중성자 스타 합병의 첫 번째를 발견했으며 UV 스펙트럼을 가져와야한다고 말했습니다. 그리고 그것은 승인되었습니다.”
데이터가 다양한 기기에서 흘러 나오면서 수집 된 데이터 세트가 점점 더 놀라워지고있었습니다. 전체적으로, 원래의 Ligo/Virgo 발견과 과학자들의 다양한 후속 관찰은 수십 개의 논문을 생성했으며, 각각은 합병 중과 후에 발생한 천체 물리학 적 과정을 설명합니다.
미스터리 버스트
중성자 별은 거대한 별이 초신성 폭발로 죽을 때 남은 소형 중성자로 가득한 코어입니다. 중성자 별 1 티스푼의 무게는 10 억 톤 정도입니다. 그들의 내부 구조는 완전히 이해되지 않습니다. 서로를 공전하는 별의 니트 이진 쌍으로 가끔씩 집계하는 것도 아닙니다. 천문학 자 Joe Taylor와 Russell Hulse는 1974 년에 1993 년 노벨 물리학상을 얻은 발견 인 1974 년에 첫 번째 쌍을 발견했습니다. 그들은이 두 중성자 별이 약 3 억 년 만에 서로 충돌 할 예정이라고 결론 지었다. Ligo가 새로 발견 한 두 별은 그렇게하는 데 훨씬 오래 걸렸습니다.
Berger와 그의 팀의 분석에 따르면 새로 발견 된 쌍은 110 억 년 전에 태어났습니다. 이 두 폭발 사이에서 무언가가 별을 더 가깝게 만들어 주었고, 그들은 우주의 대부분의 역사를 위해 서로를 돌았습니다. Berger는 이번 연구 결과가“이진-성호-별 형성 모델과 탁월한 일치”라고 말했다.
합병은 또한 지난 50 년 동안 천체 물리학자를 맹세 한 또 다른 미스터리를 해결했습니다.
1967 년 7 월 2 일, 2 개의 미국 위성 인 Vela 3과 4는 감마 방사선을 발견했습니다. 연구원들은 먼저 소련이 실시한 비밀 핵 실험을 의심했다. 그들은 곧이 플래시가 다른 것임을 깨달았습니다. 현재 Gamma Ray Burst (GRB)로 알려진 첫 번째 예는 밀리 초부터 몇 시간 동안 지속되는 사건으로,“천체 물리적 대상의 가장 강렬하고 폭력적인 방사선을 방출합니다. 비록 일부 사람들은 소위 "짧은"감마선 버스트 (2 초 미만)가 중성자 스타 합병의 결과 일 수 있다고 제안했지만 GRB의 기원은 수수께끼였습니다. 지금까지 직접 확인할 방법이 없었습니다.
또 다른 행운의 끄덕임에서, 8 월 17 일, Fermi Gamma-ray Space Telescope와 International Gamma-ray Astrophysics Laboratory (Integral)가 별자리 Hydra의 방향을 가리키고있었습니다. Ligo와 Virgo가 중력파를 감지하는 것처럼 Gamma-ray Space 망원경은 약한 GRB를 집어 들었고 Ligo와 Virgo와 같이 경고를 발행했습니다.
중성자 스타 합병은 매우 강한 감마선 버스트를 유발해야하며, 대부분의 에너지는 제트라고 불리는 상당히 좁은 빔으로 방출됩니다. 연구원들은 지구를 때리는 GRB 신호가 제트기가 우리에게서 멀리 떨어진 곳을 가리키고 있었기 때문에 약한 것으로 생각합니다. 약 2 주 후, 관측소가 GRB와 함께 X- 선 및 무선 배출량을 감지했을 때 증거가 도착했습니다. “ 이것은 정상적인 짧은 감마선 버스트가 중성자 별 합병에 의해 생산된다는 흡연 증거를 제공합니다.”라고 Berger는 말했습니다. "이 두 현상 사이의 첫 번째 직접적인 연결입니다."
휴즈는 관찰이 처음으로“우리는 짧은 감마선 버스트와 조상과 관련이있다”고 말했다. 결과에 따르면 적어도 일부 GRB는 중성자 별 충돌에서 나온다는 것을 나타냅니다.
눈에 띄는 금
중성자 스타 합병 후 캡처 된 광학 및 적외선 데이터는 우주, 백금 및 금과 같은 우주에서 가장 무거운 요소의 형성을 명확히하는 데 도움이됩니다. -프로세스 핵 합성. 과학자들은 오랫동안 다른 요소들과 마찬가지로이 희귀하고 무거운 요소는 초신성과 같은 고 에너지 사건에서 만들어 졌다고 믿었습니다. 최근 몇 년 동안 두드러진 경쟁 이론은 중성자 별 합병이 이러한 요소의 대부분을 위조 할 수 있다고 주장합니다. 그 생각에 따르면, 중성자 별의 충돌은 킬로 노바에서 물질을 배출합니다. 덴트는“중성자 별의 중력장에서 풀려 나면 지구와 같은 바위 같은 행성에서 볼 수있는 무거운 요소로 가득 찬 구름으로 변환 될 것”이라고 설명했다.
광학 망원경은 이러한 무거운 요소의 방사성 빛을 획득했습니다. 강력한 증거는 중성자 별 충돌이 금과 같은 우주의 무거운 요소의 많은 공급을 생성한다고 강력한 증거는 말합니다.
.Berger는“이 합병을 통해 이러한 요소의 형성에 대한 예상되는 모든 서명을 볼 수 있으므로 이러한 요소가 어떻게 형성되는지에 대한이 큰 개방형 질문을 해결하고 있습니다. 우리는 이전에 이것에 대한 힌트를 가지고 있었지만 여기에는 절묘한 데이터가있는 근처의 객체가 있으며 모호성이 없습니다.” 시카고 대학교의 천체 물리학자인 다니엘 홀츠 (Daniel Holz)에 따르면,“이 단일 충돌은이 단일 충돌이 지구의 무게보다 더 큰 금의 양을 생산했음을 나타냅니다.”
.과학자들은 또한 중성자 별 충돌을 따를 수있는 일련의 사건을 유추하여 별의 내부 구조에 대한 통찰력을 제공했습니다. 전문가들은 충돌 결과가“별이 얼마나 큰지, 그리고 '부드러운'또는 '스프링'(즉, 매우 강력한 중력에 의해 변형되는 것을 얼마나 저항하는지에 크게 의존한다”고 덴트는 말했다. 별이 더 부드러워지면, 새로 형성된 블랙홀 안에서 즉시 삼킬 수 있지만, 이로 인해 감마선 버스트를 만들기 위해 외부에 아무런 문제도 남지 않을 것입니다. 그는“규모의 다른 쪽 끝에서 두 중성자 별은 합쳐져서 불안정하고 빠르게 회전하는 초기 중성자 별을 형성하여 수십 또는 수백 초를 보유한 후 감마선 버스트를 생성 할 수 있습니다.”
.가장 그럴듯한 경우는 중간 어딘가에있을 수 있습니다. 두 중성자 별은 반죽 모양의 불안정한 중성자별로 합병되었을 수 있습니다.
중성자 별 합병에 대한 향후 관찰은 이러한 질문을 해결할 것입니다. 그리고 신호가 시작됨에 따라 전문가들은 합병이 우주 학자들에게 정밀 도구 역할을 할 것이라고 말합니다. 전자기 신호의 적색 편이 또는 스트레칭과 중력파 신호를 비교하면 소위 허블 상수를 측정하는 새로운 방법을 제공하여 우주의 연령과 확장 속도를 제공합니다. 이미이 합병으로, 연구자들은 이미 다른 방법으로 상수를 추정 할 필요가없는 "매우 근본적인 방식으로"허블 상수를 초기 측정 할 수 있었다고 호주의 Swinburne University의 교수 인 Matthew Bailes는 말했다. Holz는 Neutron Star 합병을“표준 사이렌”으로 묘사했으며 (초신성에 사용되는“표준 촛불”이라는 용어에 대한 끄덕임으로) 초기 계산은 우주가 megaparsec 당 초당 70 킬로미터의 속도로 확장되고 있으며, 이는 Ligo의 허브 상수를“이전] 추정의 중간에 놓는다.
”라고 말했다.측정을 개선하기 위해 과학자들은 더 많은 중성자 별 합병을 발견해야합니다. Ligo와 처녀 자리가 여전히 민감도를 높이기 위해 미세 조정되고 있다는 점을 감안할 때 Berger는 낙관적입니다. "발생률이 예상보다 다소 높다는 것은 분명하다"고 그는 말했다. “2020 년까지 저는 매월 적어도 하나에서 2 개 이상을 기대합니다. 엄청나게 흥미로울 것입니다.”
