Gravitační vlny při splynutí neutronových hvězd

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