Ang Bagong Larawan ng Hubble ay Nagpapakita ng Hindi Na-Bago-Nakita na Mga Detalye ng banggaan ng Neutron-Star


Noong Marso, itinuro ng mga astronomo ang Hubble Space Teleskopyo sa isang malayong lugar sa kalawakan kung saan nakabangga ang dalawang bituin ng neutron. Gamit ang higanteng mata ni Hubble, tinitigan nila ang malayong lugar sa loob ng 7 oras, 28 minuto at 32 segundo sa paglipas ng anim na orbit ng teleskopyo sa paligid ng Earth. Ito ang pinakamahabang pagkakalantad na ginawa mula sa site ng pagbangga, kung ano ang tinatawag ng mga astronomo na "pinakamalalim" na imahe. Ngunit ang kanilang pagbaril, na ginawa ng higit sa 19 na buwan matapos ang ilaw mula sa banggaan naabot sa Earth, ay hindi pumili ng anumang mga labi ng pagsasama-sama ng neutron-star. At iyan ang magandang balita.

Ang kwentong ito ay nagsimula sa isang wobble noong Agosto 17, 2017. Isang alon ng gravitational, na naglakbay ng 130 milyong light-years sa buong kalawakan, pinapalakpakan ang mga laser sa Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), ang gravitational-wave detector na sumasaklaw sa globo. Ang signal na iyon ay sumunod sa isang pattern, ang isa na nagsabi sa mga mananaliksik na ito ay ang resulta ng pagsasama ng dalawang mga bituin ng neutron – ang unang pagsasama-sama ng neutron-star. Hindi masasabi ng mga detektib na alon-alon na alon kung anong direksyon ang nagmula sa alon, ngunit sa sandaling dumating ang signal, ang mga astronomo sa buong mundo ay kumilos, na nangangaso sa kalangitan ng gabi para sa mapagkukunan ng pagsabog. Natagpuan nila ito sa lalong madaling panahon: isang punto sa labas ng isang kalawakan na kilala bilang NGC4993 ay sinindihan ang "kilonova" ng pagbangga – isang napakalaking pagsabog na mabilis na nabubulok ng radioactive na materyal sa espasyo sa isang napakatalino na pagpapakita ng ilaw.

Kaugnay: 8 Mga Paraan Maaari Mong Makita Ang Teorya ng Relasyong Einstein sa totoong Buhay

Makalipas ang ilang linggo, ang NGC4993 ay lumipas sa likod ng araw, at hindi na muling lumitaw hanggang sa mga 100 araw pagkatapos ng unang tanda ng pagbangga. Sa puntong iyon, ang kilonova ay kumupas, na inilalantad ang "afterglow" ng neutron-star merger – isang fainter ngunit mas matagal na hindi pangkaraniwang bagay. Sa pagitan ng Disyembre 2017 at Disyembre 2018, ginamit ng mga astronomo ang Hubble upang obserbahan ang sunud-sunod na 10 beses nang dahan-dahang kumupas. Gayunman, ang pinakabagong imaheng ito, na nagpapakita ng walang nakikita pagkatapos ng banggaan o iba pang mga palatandaan ng banggaan, ay maaaring ang pinakamahalaga pa.

"Nagawa naming gumawa ng isang talagang tumpak na imahe, at tinulungan kaming tumingin sa likod ng 10 nakaraang mga imahe at gumawa ng isang talagang tumpak na serye ng oras," sabi ni Wen-fai Fong, isang astronomo sa Northwestern University na pinamunuan ang pinakabagong pagsisikap ng imaging ito.

Ang "serye ng oras" ay umabot sa 10 malinaw na pag-shot ng afterglow na umuusbong sa paglipas ng panahon. Ang huling imahe ng serye, na nagpapakita ng puntong iyon sa espasyo nang walang anumang pag-iwas, pinayagan silang bumalik sa naunang mga imahe at ibawas ang ilaw mula sa lahat ng nakapalibot na mga bituin. Sa lahat ng inalis na ilaw ng bituin, ang mga mananaliksik ay naiwan ng walang uliran, lubos na detalyadong mga larawan ng hugis at ebolusyon ng pagbagsak sa paglipas ng panahon.

Ito ang hitsura ng sampung naunang mga imahe na may imaheng binawi mula sa kanila ang imahe ni Fong.

(Credit ng larawan: Wen-fai Fong et al, Hubble Space Telescope / NASA)

Ang larawan na lumitaw ay hindi tulad ng anumang nais naming makita kung tumitingin kami sa kalangitan ng gabi sa aming mga mata lamang, sinabi ni Fong sa Live Science.

"Kapag pinagsama ang dalawang bituin ng neutron, bumubuo sila ng ilang mabibigat na bagay – alinman sa isang napakalaking neutron star o isang ilaw na itim na butas – at napakabilis ang kanilang pag-ikot. At ang materyal ay na-ejected kasama ang mga poste," aniya.

Ang materyal na iyon ay tumatanggal sa mga pagbulusok ng bilis sa dalawang haligi, ang isa ay itinuro mula sa timog na poste at isa mula sa hilaga, sinabi niya. Habang lumilipat ito mula sa site ng pagbangga, bumagsak ito laban sa alikabok at iba pang mga labi ng interstellar space, paglilipat ng ilan sa kinetic energy at ginagawa ang glow na materyal na glow. Malalakas ang energies, ayon kay Fong. Kung nangyari ito sa ating solar system, mas malalayo ang ating araw.

Kaugnay: 1919 Solar Eclipse ni Einstein

Karamihan sa mga ito ay nakilala mula sa mga naunang teoretikal na pag-aaral at mga obserbasyon ng matapos, ngunit ang tunay na kahalagahan ng gawain ni Fong sa mga astronomo ay inihayag nito ang konteksto kung saan nangyari ang orihinal na banggaan.

"Ito ay isang magandang piraso ng trabaho. Ipinapakita nito kung ano ang aming pinaghihinalaang sa aming trabaho mula sa naunang mga obserbasyon sa Hubble," sabi ni Joseph Lyman, isang astronomo sa University of Warwick sa Inglatera, na namuno sa isang mas maagang pag-aaral ng afterglow. "Ang binary neutron star ay hindi nagsama sa loob ng isang globular cluster."

Ang mga globular na kumpol ay mga rehiyon ng puwang na siksik na may mga bituin, si Lyman, na hindi kasali sa bagong pagsisikap, sinabi sa Live Science. Bihirang-bihira ang mga bituin ng Neutron, at ang mga binaryang neutron-star, o mga pares ng mga bituin ng neutron na nag-o-orbit ang bawat isa, ay kahit na hindi gaanong bagay. Maaga pa, pinaghihinalaang ng mga astronomo na ang pagsasama-sama ng mga binaryang neutron-star ay malamang na mag-up sa mga lugar ng kalawakan kung saan ang mga bituin ay mahigpit na kumakalat at nag-swing sa isa't isa nang ligaw. Si Lyman at ang kanyang mga kasamahan, na pinag-aaralan na ang naunang data ng Hubble, ay nakabukas ng ilang katibayan na maaaring hindi ito ang kaso. Ang imahe ni Fong ay nagpakita ng walang globular na kumpol na matatagpuan, na tila kumpirmahin na, kahit na sa pagkakataong ito, ang isang neutron-star na banggaan ay hindi nangangailangan ng isang siksik na kumpol ng mga bituin upang mabuo.

Ang isang mahalagang kadahilanan upang pag-aralan ang mga afterglows na ito, sinabi ni Fong, na maaaring makatulong ito sa amin na maunawaan ang mga maikling pagsabog ng gamma-ray – mahiwagang pagsabog ng gamma ray na paminsan-minsan na nakakakita ng espasyo.

"Sa palagay namin ang mga pagsabog na ito ay maaaring maging dalawang bituin ng neutron na pinagsama," aniya.

Ang pagkakaiba sa mga kasong iyon (sa tuktok ng mga astronomo na hindi nakakakita ng anumang mga gravitational waves na makumpirma ang kanilang likas na katangian) ay ang anggulo ng mga pagsasanib sa Earth.

Ang Earth ay may isang tanawin sa gilid ng matapos ang pagsasama-sama na ito, sinabi ni Fong. Nakita namin ang pagtaas ng ilaw at pagkatapos ay kumukupas sa paglipas ng panahon.

Ngunit kapag ang mga maikling pagsabog ng gamma-ray ay nangyari, sinabi niya, "Ito ay tulad ng pagtingin mo sa bariles ng firehose."

Ang isa sa mga jet ng escape matter sa mga pagkakataong iyon, aniya, ay itinuro sa Earth. Kaya't nakita muna namin ang ilaw mula sa pinakamabilis na paglipat ng mga partikulo, na naglalakbay sa bilis ng ilaw ng TK, bilang isang maikling flash ng gamma-ray. Pagkatapos ang punto ng ilaw ay dahan-dahang maglaho habang ang mga mabagal na paglipat ng mga partikulo ay umaabot sa Earth at magiging nakikita. (Walang sinuman ang tumugma sa isang maikling burma-ray na sumabog sa isang gravitational-wave na pirma ng isang neutron-star na pagsasanib, gayunpaman.)

Ang bagong papel na ito, na mai-publish sa Mga Letra ng Astrophysical Journal, ay hindi kumpirmahin ang teoryang iyon. Ngunit nag-aalok ito ng mga mananaliksik ng mas materyal kaysa sa nauna nilang pag-aaral sa isang pag-agaw sa neutron-star merg's.

"Ito ay isang mahusay na patalastas para sa kahalagahan ng Hubble sa pag-unawa sa mga labis na malabong mga system na ito," sabi ni Lyman, "at nagbibigay ng mga pahiwatig kung ano pa ang mga posibilidad na mapapagana ng [the James Webb Space Telescope], "ang napakalaking kahalili sa Hubble na nakatakdang ma-deploy sa 2021.

Orihinal na nai-publish sa Live Science.