مهروماه

یک فیزیکدان گفت: "اینها رویدادهایی نبودند که سیاهچاله ها مانند هیولای کوکی به ستاره های نوترونی متصل می شدند و تکه تکه می شدند."

دانشمندان سرانجام پس از بیش از چهار سال کاوش در یک گاوداری از حوادث کیهانی از طریق امواج گرانشی ، سومین نوع برخورد مورد انتظار را - دو بار - مشاهده کردند.

عطر و طعم جدید برخورد شامل یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی است که آن را به انواع مختلف تبدیل می کند. دانشمندان ده ها ادغام جفت سیاهچاله و چند زن و شوهر از جفت ستاره های نوترونی ، اجسام فوق العاده ستاره ای را مشاهده کرده اند. اما سقوط بین سیاهچاله و ستاره نوترونی ، اگرچه توسط دانشمندان پیش بینی شده بود ، اما به طور قطعی تشخیص داده نشده بود.

اکنون ، محققان می گویند که آنها با مشاهده موج های منحصر به فرد در فضا-زمان ناشی از چنین برخوردی ، این کار را انجام داده اند.

آسترید لمبرتز ، محقق CNRS در Observatoire de la Côte d'Azur در فرانسه ، در بیانیه ای گفت: "با این کشف جدید ادغام سیاه چاله ستاره نوترونی در خارج از کهکشان ، نوع دودویی گمشده را پیدا کرده ایم." "ما سرانجام می توانیم درک کنیم که تعداد زیادی از این سیستم ها وجود دارد ، چند بار ادغام می شوند و چرا هنوز نمونه هایی از آن را در راه شیری ندیده ایم."

 

 

تصویر یک هنرمند از امواج گرانشی تولید شده توسط سیاه چاله و ستاره نوترونی که با هم ادغام می شوند. (اعتبار تصویر: مارک مایرز ، دانشگاه OzGrav / دانشگاه سوینبرن)

این دو ردیابی جدید هر دو در ژانویه سال 2020 و فقط 10 روز از هم جدا شدند و اکنون برخلاف تاریخ مشاهده شده ، برخوردها با نام های GW200105 و GW200115 شناخته می شوند. یکی توسط هر دو ردیاب ردیاب موج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) و ردیاب Virgo مشابه اروپا ، و دیگری فقط توسط یکی از ردیاب های LIGO و باکره تشخیص داده شد. (این مشارکت اکنون شامل یک ردیاب در ژاپن به نام KAGRA است ، اما این مرکز مشاهدات را فقط در فوریه سال 2020 آغاز کرد.)

GW200115 به ویژه توسط هر سه مرکز به خوبی شناسایی و مشاهده شد. دانشمندان بر این باورند که این حفره سیاه چاله ای تقریباً شش برابر از خورشید ما در حال بلعیدن یک ستاره نوترونی با جرمی دوباره بزرگتر از خورشید دارد و این ادغام بین 650 میلیون تا 1.5 میلیارد سال نوری فاصله دارد.

GW200105 به طور قطعی تشخیص داده نشد ، اما دانشمندان گمان می کنند که این ادغام بین سیاهچاله ای در حدود 9 برابر جرم خورشید و یک ستاره نوترونی در حدود دو برابر خورشید در حدود 550 میلیون و 1.3 میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد.

 

 

تصویر یک هنرمند از سیاه چاله و ستاره نوترونی در حال ادغام که دارای اختلال جزر و مد است. (اعتبار تصویر: تجسم: T.Dietrich، N.Fischer، S.Ossokine، H.Pfeiffer، T. Vu؛ شبیه سازی: V. Chaurasia، T. Dietrich)
دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که آیا این ادغام های مخلوط یک سیگنال نوری قابل مشاهده ایجاد می کنند (همانطور که به نظر می رسد جفت ستاره های نوترونی ترکیب می شوند) یا نه (مانند مورد ادغام سیاه چاله های باینری).
ستاره شناسان نمی توانند هریک از این موجهای گرانشی جدید را با مشاهدات امواج نوری مطابقت دهند ، اما این لزوماً به این معنی نیست که فلش مربوطه وجود ندارد. برای تشخیص دقیق کمتر ، دانشمندان فقط می توانند محل منبع را در حدود 17٪ از آسمان محدود کنند. برای تشخیص دقیق تر ، دانشمندان هنوز با منطقه ای معادل 2900 ماه کامل روبرو بودند. علاوه بر این ، در چنین فاصله های وسیعی از برخوردها ، به هر حال هر نوری تا رسیدن به زمین کم نور می شد.
با این حال ، دانشمندان حدس می زنند که حداقل برای این ادغام های خاص ، هیچ سیگنال نوری برای دیدن وجود نداشته است.

پاتریک بردی ، فیزیکدان دانشگاه ویسکانسین-میلواکی و سخنگوی فعلی همکاری علمی LIGO ، گفت: "این رویدادهایی نبود که سیاهچاله ها مانند هیولای کوکی به ستارگان نوترونی بپیچند و تکه تکه شوند." بیانیه. "این" پرواز کردن "همان چیزی است که باعث تولید نور می شود و ما فکر نمی کنیم که در این موارد اتفاق افتاده باشد." 

 

 

گرافیکی که توده های اجسام اصلی و نهایی برخورد را با اندازه گیری موج گرانشی تشخیص می دهد. (اعتبار تصویر: LIGO-Virgo / فرانک الاوسکی ، آرون گلر / شمال غربی)

این دو واقعه اولین باری است که دانشمندان ادغام را مشاهده کرده و اطمینان دارند که این یک جفت مخلوط است. با این حال ، برای دو کشف قبلی ، سناریوی مشابه یک احتمال است ، اگرچه موردی نیست که ستاره شناسان بتوانند آن را تأیید کنند. یکی از این حوادث ، که در آگوست 2019 کشف شد ، نشان دهنده یک سیاهچاله بزرگ است که بزرگترین ستاره نوترونی شناخته شده یا کوچکترین سیاهچاله شناخته شده است. رویداد دیگری که چهار ماه زودتر کشف شده است ممکن است یک جفت مخلوط باشد - اما فقط می تواند نشان دهنده نویز در ردیاب ها باشد.

با توجه به دو مشاهدات ژانویه 2020 ، دانشمندان اکنون پیش بینی می کنند که یک ادغام بین سیاهچاله و ستاره نوترونی هر ماه یک بار در فاصله یک میلیارد سال نوری از زمین اتفاق می افتد.

دانشمندان دو نظریه برای چگونگی وقوع چنین ادغامی دارند. یکی اینکه هر یک از اعضای یک ستاره دوتایی به طور مستقل به ابرنواختر می روند ، منفجر می شوند و دو بقایای متراکم را تشکیل می دهند که در نهایت ادغام می شوند. نظریه دیگر نشان می دهد که ستارگان متفرق انفجارهای ابرنواختر را تجربه می کنند ، سپس یک رابطه دوتایی برقرار می کنند.

دو مشاهده برخورد جدید برای تعیین آنچه اتفاق می افتد کافی نیستند ، اما دانشمندان امیدوارند که در نهایت ، تشخیص موج گرانشی بتواند معما را حل کند.

مایا فیشباخ ، فوق دکترا در دانشگاه نورث وسترن در ایلینوی ، گفت: "هنوز چیزهای زیادی در مورد ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها وجود ندارد - اینکه چقدر کوچک یا بزرگ می توانند بدست آورند ، چقدر می توانند چرخش داشته باشند ، و چگونه در شرکای ادغام قرار می گیرند." در یک بیانیه دانشگاه گفته شد "با داده های موج گرانشی آینده ، ما آماری برای پاسخ به این سالات خواهیم داشت و در نهایت خواهیم آموخت که چگونه شدیدترین اجرام جهان ما ساخته می شوند."

آشکارسازهای دوقلو LIGO ، Virgo و KAGRA همگی در حال آماده سازی برای چهارمین دوره مشاهده مشارکت هستند که قرار است تابستان سال آینده آغاز شود. دانشمندان می گویند که این کار می تواند مشارکتی را نشان دهد که هر روز یک سیگنال موج گرانشی را شناسایی می کند ، دانشمندان را برای دستیابی به اطلاعات بیشتر در مورد آنچه در سراسر کیهان اتفاق می افتد ، مانند این ادغام های چشمگیر ، باز می کند.

"سوزان اسکات ، فیزیکدان دانشگاه ملی استرالیا و یکی از نویسندگان آن ،" هر برخورد فقط جمع شدن دو جرم عظیم و متراکم نیست. این واقعاً مانند Pac-Man است ، که یک سیاهچاله ستاره ستاره نوترونی همراه خود را می بلعد. " در این مطالعه ، در بیانیه دانشگاه گفته شده است. "این برخوردها ، جهان را به هسته اصلی خود متزلزل کرده است و ما موجهایی را که آنها از طریق کیهان ارسال کرده اند ، شناسایی کرده ایم."