Gravitační vlny při splynutí neutronových hvězdVeritasium

Kvůli šílené technické složitosti detekování gravitačních vln někteří lidé nevěřili, že to vědci dokázali. Že viděli gravitační vlny z černých děr, přeci jen to nebylo potvrzené. Ale po dnešním objevu už není pochyb. Protože vědci detekovali spojující se neutronové hvězdy vzdálené 150 milionů světelných let. To je první detekce gravitačních vln u spojujících se neutronových hvězd.

Tato detekce je výjimečná tím, že ji zároveň sledovaly teleskopy na celém elektromagnetickém spektru. Začalo to 17. srpna v 8:41 časového pásma EST, když interferometry LIGO detekovaly gravitační signál trvající sto vteřin. Je to delší než předchozí detekce a souhlasí s teoretickými předpoklady pro spojující se neutronové hvězdy. O 1,77 vteřin později teleskop Fermi zaznamenal dávku gama paprsků. Už desítky let se domníváme, že vznikají při spojení neutronových hvězd, ale neměli jsme důkazy.

Abychom si byli jistí, že gravitační vlny i gama záření mají stejný zdroj, museli jsme zjistit, kde na nebi se tyto hvězdy nacházely. Jako u spojení černých děr neutronové hvězdy vyzařují při srážce světlo. A i potom vyzařují elektromagnetické záření. Fermi identifikoval velkou část nebeské klenby.

Asi o velikosti 6000 měsíců na obloze. Pomocí evropského satelitu INTEGRAL jsme toto rozpětí snížili. Gravitační vlny detekované pomocí LIGO jim pomohly identifikovat na obloze dva pruhy. Jeden z nich byl v prohledávané oblasti. Nejnovější detektor gravitačních vln Virgo, nacházející se v Itálii, byl zapnutý a měl by tyto gravitační vlny zaznamenat.

Ale neviděl skoro nic. A to byla dobrá stopa, protože to naznačilo, že zdroj musí být v jeho slepých místech. Každý interferometr má slepá místa, od kterých jdou vlny symetricky s oběma rameny, takže nemohou být detekovány. To pomohlo zmenšit prohledávanou oblast na velikost přibližně 144 měsíců na obloze.

V té oblasti bylo vidět asi 50 galaxií, které se sledovaly optickými teleskopy. Pouhých 11 hodin po detekci astronomové našli světlé místo v galaxii NGC 4993. Vidíte tu obrázek světla, které vzniklo ze spojení neutronových hvězd před 130 miliony lety. Koukejte, jak se barva a světlost po kolizi mění.

Co jsou tedy neutronové hvězdy? Jsou zbytek velkých hvězd, které explodovaly, staly se supernovou. Zbytek jejich jádra je stlačen gravitací. Pokud jsou dvakrát či třikrát větší než Slunce, budou se do sebe hroutit navždy a stanou se černou dírou. Ale pokud jsou jádra o něco menší, asi mezi 1,1 až 1,6 násobkem velikost Slunce – jako v tomto případě – pak jsou také stlačeny, natolik, že se protony spojí s elektrony a vytvoří neutrony a neutrina.

Neutrina odletí a neutrony ´vytvoří velmi hustou hvězdu. Neutrony se spolu nespojí kvůli Pauliho vylučovacímu principu. Ten spočívá v tom, že tyto dvě částice už nelze dál spojit, což je jediná věc držící neutronovou hvězdu pohromadě.

Když ale máte dvě obíhající se neutronové hvězdy, vyzařují část své energie jako gravitační vlny. Když to dělají, ztrácí energii, takže se k sobě přibližují. Když se přiblíží na pár set kilometrů, gravitační vlny začnou sílit. A díky tomu je můžeme detekovat na stovky milionů světelných let daleko. Kolize neutronových hvězd vytváří kilonovu, která do vesmíru odmrští hmotu.

Ta hmota svítí, díky čemuž vidíme, co vzniká. Nová pozorování ukázala, že při této události vznikají těžké kovy jako zlato, olovo nebo platina. A to nám pomáhá určit, odkud těžké prvky pochází. Podle mě nám to ukazuje, že jsme v nové době astronomie. Můžeme detekovat gravitační vlny nejen z černých děr, ale i z neutronových hvězd, můžeme to využít a zjistit, kde přesně se to stalo, a můžeme si to potvrdit ostatními teleskopy.

Vidíme pak celé elektromagnetické spektrum. Máme daleko víc nástrojů k porozumění vesmíru. Nemůžu se dočkat, jaké otázky a odpovědi nás ještě čekají. A co všechno budeme moct studovat, když se budou observatoře pořád zlepšovat. Žijeme ve úžasné době pro studium vesmíru. Překlad: Šaman Bobo www.videačesky.cz