2017 augusztusában újabb nagy áttörés történt, amikor a Lézerinterferométer Gravitációs Hullámok Megfigyelőközpontja (LIGO) olyan hullámokat fedez fel, amelyeket feltételezhetően egy neutroncsillagok összeolvadása okozott. Röviddel ezután a LIGO, az Advanced Virgo és a Fermi Gamma-ray Űrtávcső tudósai meg tudták határozni, hogy az égen hol fordult elő ez az esemény (kilonova néven ismert).
Ez a GW170817 / GRB néven ismert forrás sok nyomon követési felmérés tárgyát képezte, mivel azt hitték, hogy az egyesülés fekete lyuk kialakulásához vezethet. A NASA Chandra Röntgenmegfigyelő Intézetét az esemény óta elemző csoport által készített új tanulmány szerint a tudósok most már magabiztosabban mondhatják, hogy az egyesülés új fekete lyukat hozott létre galaxisunkban.
A „GW170817 legvalószínűbben egy fekete lyukkal készített” című tanulmány nemrégiben jelent meg a Az asztrofizikai folyóiratok. A vizsgálatot David Pooley, a San Antonio Trinity Egyetem fizikai és csillagászati asszisztens professzora vezette, és tagjai voltak az Austini Texasi Egyetemen, a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen és a Kazahsztánban a Nazarbajev Egyetem Energetikai Kozmosz laboratóriumában.
Vizsgálataik érdekében a csoport elemezte a Chandra röntgenadatait, a napokban, hetekben és hónapokban, miután a LIGO észlelte a gravitációs hullámokat, és a gammasugárkat a NASA Fermi missziója alapján. Míg a világ szinte minden távcsője megfigyelte a forrást, a röntgen adatok kritikusak voltak ahhoz, hogy megértsék, mi történt a két neutroncsillag összecsapása után.
Míg a Chandra megfigyelése az esemény után két-három nappal nem találta meg a röntgenforrást, a későbbi megfigyelések az esemény után 9, 15 és 16 nappal eredményt hoztak. A forrás egy ideig eltűnt, amikor a GW170817 áthaladt a Nap mögött, de további megfigyeléseket tettek körülbelül 110 és 160 nappal az esemény után, amelyek mindegyike jelentős felderülést mutatott.
Míg a LIGO adatok a csillagászoknak jó becslést adtak az objektum tömegére a neutroncsillagok összeolvadása után (2,7 napelemek), ez nem volt elég ahhoz, hogy meghatározzák, mivé vált. Lényegében ez a tömeg azt jelentette, hogy vagy a legnagyobb tömegű neutroncsillag, amit valaha találtak, vagy a legalacsonyabb tömegű fekete lyuk, amit valaha találtak (az előző rekordok négy vagy öt napenergiája voltak). Amint Dave Pooley egy NASA / Chandra sajtóközleményében kifejtette:
„Noha a neutroncsillagok és a fekete lyukak rejtélyesek, sokan az Univerzum egészében távcsövekkel, például Chandra segítségével tanulmányoztuk őket. Ez azt jelenti, hogy adatokkal és elméletekkel is rendelkezünk arról, hogy mi várhatóan az ilyen objektumok röntgen sugaraiban viselkednek. "
Ha a neutroncsillagok összeolvadnak, és egy nehezebb neutroncsillagot alkotnak, akkor a csillagászok azt várják el, hogy gyorsan forog, és nagyon erős mágneses teret generáljon. Ez kibővítette a nagy energiájú részecskék buborékját, amely fényes röntgenkibocsátást eredményezne. A Chandra adatai azonban röntgenkibocsátást mutattak, amely több százszor alacsonyabb volt, mint amit egy hatalmas, gyorsan forgó neutroncsillag várt.
Összehasonlítva a Chandra megfigyeléseit az NSF Karl G. Jansky nagyon nagy tömbjével (VLA), Pooley és csapata arra is képesek voltak következtetni, hogy a röntgenkibocsátás teljes egészében annak a sokkhullámnak volt tulajdonítható, amelyet az összefonódás okozott, amely a környezőbe sújtotta gáz. Röviden: semmi csillag sem mutatott röntgenfelvételeket.
Ez határozottan azt sugallja, hogy a kapott tárgy valójában egy fekete lyuk volt. Ha megerősítik, ezek az eredmények azt jelzik, hogy a fekete lyuk kialakulásának folyamata néha bonyolult lehet. Alapvetően a GW170817 két csillag eredményeként jött volna létre egy szupernóva robbanás közben, amely két neutroncsillagot hátrahagyott egy elég szoros pályán, hogy végül összejussanak. Ahogy Pawan Kumar kifejtette:
„Lehet, hogy megválaszoltuk a káprázatos esemény egyik legalapvetőbb kérdését: mit csinált ez? A csillagászok már régóta gyanították, hogy a neutroncsillagok egy fekete lyukat képeznek és sugárzást okoznak, de erre eddig nem volt erõteljes eset. "
A jövőre nézve a Pooley és kollégái által előterjesztett állításokat a jövőbeni röntgen- és rádiómegfigyelésekkel tesztelhetik. A következő generációs műszerek - mint például a Dél-Afrikában és Ausztráliában jelenleg építés alatt álló négyzetkilométeres tömb (SKA) és az ESA nagyteljesítményű asztrofizika fejlett távcsője (Athena +) - különösen hasznosak lennének ebben a tekintetben.
Ha a maradék hatalmas neutroncsillagnak bizonyul, erős mágneses mezővel, akkor a forrásnak sokkal fényesebbé kell válnia a röntgen- és rádióhullámhosszon az elkövetkező években, mivel a nagy energiájú buborék felbukkan a lassuló sokkkal hullám. Ahogy a sokkhullám gyengül, a csillagászok azt várják, hogy továbbra is halványabb lesz, mint ahogyan a közelmúltban megfigyelték.
Ennek ellenére a GW170817 jövőbeli megfigyelései rengeteg információval szolgálnak, mondja J. Craig Wheeler, a tanulmány társszerzője a texasi egyetemen is. "A GW170817 a csillagászati esemény, amely továbbra is adódik" - mondta. "Annyit tanulunk az egyik esemény legszorosabb ismert tárgyainak asztrofizikájáról."
Ha ezek a nyomonkövetési megfigyelések azt találják, hogy egy nehéz neutroncsillag az összefonódás eredménye, ez a felfedezés megkérdőjelezi a neutroncsillagok felépítésével és az ezek tömegének elméleteivel kapcsolatos elméleteket. Másrészt, ha úgy találják, hogy ez apró fekete lyukat képez, akkor kihívást jelent a csillagászok gondolataival a fekete lyukak alsó tömeghatárairól. Az asztrofizikusok számára ez alapvetően minden nyertes forgatókönyv.
Társszerzőként Bruce Grossan, a kaliforniai Berkeley Egyetem hozzátette:
„Karrierje elején a csillagászok csak a neutroncsillagokat és a fekete lyukakat figyelték meg saját galaxisunkban, és most ezeket az egzotikus csillagokat a kozmoszban is megfigyeljük. Milyen izgalmas idő élni, ha olyan eszközöket látunk, mint a LIGO és a Chandra, olyan sok izgalmas dolgot mutatva nekünk, amelyeket a természet kínál. ”
Valójában, távolabb a kozmoszba és az idő mélyebb pontjára sokat tárt fel a korábban ismeretlen világegyetemről. És mivel a továbbfejlesztett eszközöket úgy fejlesztették ki, hogy pusztán a csillagászati jelenségeket részletesebben és még nagyobb távolságon tanulmányozzák, úgy tűnik, hogy nincs korlátozva annak, amit megtanulhatnánk. És feltétlenül nézd meg ezt a videót a GW170817 egyesülésről, a Chandra X-ray Obszervatórium jóvoltából:
