Астрономы открыли гравитационные волны от слияния нейтронных звезд

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) заявили о том, что им впервые удалось зафиксировать гравитационные волны, которые были порождены слившимися нейтронными звездами, сообщается на сайте обсерватории.

17 августа 2017 года принадлежащая NSF лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO в США, работающая в кооперации с интерферометрической установкой Virgo Interferometer в Италии, зарегистрировала гравитационные волны, пришедшие на Землю из космоса. Эта пятая по счету регистрация гравитационных волн получила обозначение GW170817. Примерно через две секунды после этого две космических обсерватории, Космический гамма-телескоп Ферми NASA (Fermi Гамма-ray Space Telescope) и астрофизическая гамма-лаборатория ESA INTEGRAL (INTErnational Гамма Ray Astrophysics Laboratory), наблюдали короткий гамма-всплеск в той же области неба.

Наблюдения на установках LIGO–Virgo позволили позиционировать источник гравитационных волн в пределах обширного участка южного неба размером в несколько сотен дисков полной Луны, содержащего миллионы звезд.

Оценки расстояния до объекта, полученные как из гравитационно-волновых данных, так и из других наблюдений, дали согласующиеся результаты: GW170817 находится на том же расстоянии от Земли, что и галактика NGC 4993, то есть в 130 миллионах световых лет. Таким образом, это ближайший к нам из всех обнаруженных источников гравитационных волн и один из ближайших когда-либо наблюдавшихся источников гамма-всплесков.

Рябь пространственно-временного континуума – как можно представить себе гравитационные волны – создается движущимися массами. Но только самые мощные из этих волн, обусловленные быстрыми изменениями скорости очень массивных объектов, могут быть зарегистрированы современными приемниками. Одним из таких событий и является слияние нейтронных звезд. После того, как массивная звезда взрывается в виде сверхновой, на ее месте остается сверхплотное сколлапсировавшее ядро: нейтронная звезда. Слияниями нейтронных звезд в основном объясняются и короткие гамма-всплески. Считается, что это событие сопровождается взрывом в тысячу раз более ярким, чем типичная новая - так называемой килоновой.

Почти одновременная регистрация гравитационных волн и гамма-лучей от GW170817 породила надежду на то, что это и есть давно разыскиваемая килоновая. И наблюдения на инструментах ESO действительно обнаружили у этого объекта свойства, очень близкие к теоретическим предсказаниям, сделанным уже более 30 лет назад. Таким образом, теперь получено первое наблюдательное подтверждение их существования.

В результате слияния двух нейтронных звезд и взрыва килоновой происходит выброс радиоактивных тяжелых химических элементов, разлетающихся со скоростью в одну пятую скорости света. В течение нескольких дней - быстрее, чем при любом другом звездном взрыве -цвет килоновой меняется от ярко-голубого к очень красному.

Впервые гравитационные волны были обнаружены детекторами LIGO, о чем было объявлено в феврале 2016 года. Они были порождены парой сливающихся черных дыр, чьи массы в 29 и 36 раз превышали солнечную, на расстоянии в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. За доли секунды примерно три солнечных массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была примерно в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной.

Гравитационные волны - прямое следствие уравнений общей теории относительности, предложенных Альбертом Эйнштейном в 1915 году. Они описываются уравнениями волнового типа, их решения соответствуют возмущениям пространства-времени, движущимся со скоростью света. В отличие от электромагнитных волн - света - интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, поэтому обнаружить их удалось лишь спустя 100 лет с момента предсказания.