Ang Neutron-Star Collision ay Nagpapakita ng Pinagmulan ng Ginto, Sinasabi ng mga Astronomo


            

Nakita ng pandaigdigang pangkat ng mga astronomo ang unang gravitational wave mula sa pagsasama ng mga neutron star, at natagpuan ang patunay na sila ang pinagmulan ng mabibigat na sangkap ng uniberso, kabilang ang ginto at platinum.

"Ito ang pinagmulan na palagi nating iniisip," sabi ni David Reitze, executive director ng LIGO observatory, na nakita ang mga cosmic ripples na tinatawag na gravitational waves, na nagsalita sa isang news conference kahapon (Oktubre 16). Ang mga bangkay ng bituin na tinatawag na mga neutron-star na pares ay hinulaan bago. "Ano ang sumunod, ang pagpapalabas ng ilaw sa buong electromagnetic spectrum na ipinahayag sa amin sa pamamagitan ng isang kampanya na kinasasangkutan ng 70 obserbatoryo, kabilang ang pitong space-based observatories at bawat kontinente sa ibabaw ng planeta."

Ang mga gravitational waves ay kinahinatnan ng pangkalahatang teorya ng relativity ni Einstein, na nagsasaad na ang gravity ay isang kurbada sa espasyo-oras sa halip na isang puwersa. Kung ang isa ay nag-iisip ng anumang bagay (isang planeta, bituin o kahit na isang tao) na lumilipat sa espasyo, ang kurbada ay gumagalaw, at lumilikha ng mga alon ng gravitational tulad ng wake ng isang bangka. Tanging talagang napakalaking bagay, tulad ng mga neutron na bituin at mga itim na butas, lumikha ng mga alon na maaaring makita. [The 18 Biggest Unsolved Mysteries in Physics]

Ang mga neutron star ay ang mga corpses ng mga bituin na mas malaki kaysa sa ating araw. Sa loob lamang ng 12-15 milya (mga 20-25 kilometro) at ganap na puno ng mga neutrons, ang isang neutron star ay napakalakas na ang isang cubic centimeter ay humigit isang milyong metrikong tonelada.

Kapag ang dalawang mga neutron star ay nagbanggaan, may dalawang mga kahihinatnan na hinuhulaan ng mga theorist: Ang mga bituin ay bubuo ng mga elemento na mas mabigat kaysa sa nikelado at bakal sa periodic table, at naglalabas ng mga gravitational wave habang sila ay pumapasok sa loob. Ang mga cosmic ripples na ito sa space-time ay kukuha ng enerhiya mula sa mabilis na orbital na mga bituin, at sa huli ang mga neutron na bituin ay magkakasabay at magkakasama. Ang mga banggaan ay magiging pinagmumulan ng mga elemento tulad ng platinum, uranium at ginto. Ang lansihin ay upang mahuli ang isang pares ng neutron stars sa pagkilos.

Na kung saan ang Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) sa US at ang Virgo Interferometer sa Italya ay pumasok. Sa sandaling ang LIGO ay nakakita ng mga gravitational wave, maaaring ibaling ng mga astronomo ang kanilang mga teleskopyo sa espasyo at sa lupa sa rehiyon ang mga alon na tila dumating mula sa, at matukoy ang pinagmulan. Iyan ang dalawang neutron stars, na matatagpuan mga 130 milyong light years mula sa Earth sa isang elliptical galaxy na tinatawag na NGC 4993, sa konstelasyong Hydra. Ang pinagmulan ng gravitational wave ay itinalagang GW170817, na pinangalanan sa petsa kung kailan ito naganap (Agosto 17, 2017).

Ang Neutron-star collisions ay gumawa ng "highly radioactive fireball," sabi ni Nial Tanvir, ng Leicester University sa U.K., na namuno sa observing team na ginawa ang unang infrared observation ng GW170817 pagkatapos ng gravitational-wave detection. Ang teorya, sabi niya, ay sa karahasan ng banggaan ng neutron-star, ang mas mabibigat na mga sangkap na bumubuo bilang subatomic na mga particle ay pinagsasama-sama. Nakita ng koponan ang spectra ng infrared light ng mga neutron star na nagsiwalat ng mga mabibigat na elemento, at ang maraming materyal na iyon ay nalalaglag.

"Ano ang nangyayari sa materyal na ito na ipinalabas, haharapin ito sa iba pang mga gas sa kalawakan," sinabi ni Tanvir.

Ang paghahanap ay isang mahalagang hakbang sa pag-alam sa pinagmulan ng mabigat, neutron-rich elemento sa uniberso – at ang mga nakita namin sa Earth. Si Supernovas ay naisip na lumikha ng gayong mga sangkap, ngunit ang proseso ay hindi sapat na mahusay, sinabi Marcelle Soares-Santos, isang katulong na propesor ng physics sa Brandeis University sa Massachusetts. Ang proporsyon ng mga mabibigat na elemento sa Earth ay tila napakalaki upang mabilang sa pamamagitan ng mga halaga na binuo ng mga supernova, sinabi niya. [The Mysterious Physics of 7 Everyday Things]

Si Soares-Santos ang nanguna sa may-akda ng pag-aaral na binabalangkas ang unang optical observation ng GW170817. Ang mga siyentipiko ay itinuturing na neutron-star collisions magandang mga kandidato para sa paglikha ng ilan sa mga mabigat na riles ng uniberso, ngunit hindi malinaw kung gaano kadalas ang mga naturang smashups at kung magkano ang materyal na itapon nila sa interstellar space.

Ang isang astronomo ng Harvard na si Edo Berger, isang co-author ng pag-aaral na pinangungunahan ni Soares-Santos, ay nagsabi na may sagot na ngayon sa tanong na: 16,000 Earth mass, isang maliit na bahagi ng kabuuang mass ng dalawang neutron star. "May mga 10 beses na ang masa ng Earth sa ginto at platinum lamang," sabi niya. (Ginagawang isang kabuuan ng ginto ang tungkol sa isang-ikasampung bahagi ng masa ng Daigdig, at ang karamihan ay nasa core ng planeta). Ang lahat ng mga mabibigat na sangkap ay naging bahagi ng daluyan ng interstellar at sa huli, isang bahagi ang natapos bilang bahagi ng bagong mga planeta.

Sinabi ni Berger na ang bagong data ay hindi nangangahulugan na ang mga supernovas ay hindi gumagawa ng mas mabigat na mga elemento, tanging ang mga bituin ng neutron ay tila responsable para sa hindi bababa sa isang malaking bahagi nito. "Sa neutron star channel na ito, hindi namin kailangang umasa sa supernovas," sabi niya.

Sinabi ni Tanvir na ang pagbuo ng mga elemento sa isang kahulugan ay isang mahusay na naintindihan na proseso. "Alam namin na kung ang mga kondisyon ay tama, ito ay maaaring mangyari," sabi niya. Ang pagmamasid na ito ay nagpakita na ang mga neutron star ay tila may mga kondisyon na iyon, idinagdag niya.

Mayroon pa ring ilang mga bukas na katanungan, sabi ni Berger. "Hindi namin alam kung ito ay isang tipikal na kaganapan, o kung ang iba pang mga sa hinaharap ay makakapagdulot ng higit o mas mababa sa materyal na ito," sabi niya. Dahil sa mga pagtatantya kung gaano karami ang mga binary na ito sa uniberso, at kung gaano kahalaga ang mga neutron star, "Tila nakikita natin ang lahat ng mabibigat na sangkap na nakalipas na bakal." Kabilang dito ang mabibigat na elemento na nakikita natin sa Earth, na kung saan ay nanggagaling sa parehong proseso bago ang pagkuha sa nebula na nabuo ang ating solar system.

Sa sandaling ang mga elemento ay naroroon sa kapitbahayan, magkakabuklod na sila sa mga asteroid na kung saan ay pinasabog ang Earth habang binuo ito, naihatid ito sa amin. Ang mga mabibigat na elemento na itinatapon ng paresang neutron-star na ito 130 milyong taon na ang nakakaraan ay maaaring magwakas sa bagong mga planeta, pati na rin.

Ang katotohanan na ang mga siyentipiko ay maaaring gumamit ng parehong gravitational waves at liwanag upang makilala ang isang bagay na 130 milyong light years na ang ibig sabihin ng isang bagong uri ng astronomy, sinabi Laura Cadonati, representante spokeswoman para sa LIGO pang-agham na pakikipagtulungan. "Ito ay tulad ng paglipat mula sa pagtingin sa isang itim-at-puting larawan ng isang bulkan na nakaupo sa isang 3D IMAX na pelikula na nagpapakita ng pagsabog ng Mount Vesuvius."

Orihinal na nai-publish sa Live Science.