รุ่งอรุณแห่งยุค: นักดาราศาสตร์ได้ยินและเห็นการชนของจักรวาล
ดาวนิวตรอนสองดวงรวมกันเป็นกิโลโนวา (เครดิต: ภาพประกอบโดย Robin Dienel ความอนุเคราะห์จาก Carnegie Institution for Science)
เป็นเวลาหลายร้อยล้านปีที่ผ่านมาดาวขนาดใหญ่สองดวงในกาแลคซีซึ่งอยู่ไม่ไกลนักโคจรรอบกันและกันด้วยการเต้นรำที่รุนแรง ขนาดของมันเล็ก แต่แต่ละดวงก็มีน้ำหนักเกินกว่าดวงอาทิตย์ของเรา
พวกเขาเป็นดาวนิวตรอนแกนกลางที่ยุบตัวถูกทิ้งไว้หลังจากดาวยักษ์ระเบิดกลายเป็นซุปเปอร์โนวา พวกเขาหมุนเข้ามาใกล้และใกล้ชิดมากขึ้นปล่อยพลังงานความโน้มถ่วงจนกระทั่งดาวฤกษ์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงจนเกือบโคจรครบ 100 ครั้งทุกวินาที
ตอนนั้นไดโนเสาร์ครองโลกและดอกไม้แรกก็กำลังเบ่งบาน เมื่อ 130 ล้านปีที่แล้วการเต้นรำสิ้นสุดลง
การปะทะกันนั้นรวดเร็วและรุนแรงมีแนวโน้มที่จะเกิดหลุมดำ ตัวสั่น - คลื่นความโน้มถ่วง - ถูกส่งออกไปตามเนื้อผ้าของกาลอวกาศ และเมื่อชั้นนอกของดวงดาวเปิดตัวสู่อวกาศแรงก่อตัวเป็นก้อนเมฆขนาดใหญ่ของอนุภาคอะตอมซึ่งจะทำให้เย็นลงในทองคำทองคำขาวและยูเรเนียม
ไม่กี่วินาทีต่อมามีการระเบิดของรังสีแกมม่าพลังงานสูงซึ่งเป็นแสงที่มีพลังมากที่สุดเจาะผ่านกลุ่มเมฆที่กำลังปะทุ
ระลอกเวลาและแสงผ่านจักรวาลเข้าด้วยกันและในที่สุดก็มาถึงเวลา 6:41 น. ตะวันออกเมื่อวันที่ 17 สิงหาคมคลื่นความโน้มถ่วงมาถึงเครื่องตรวจจับเสร็จขั้นสูงของอิตาลี Virgo ก่อนที่จะยืดและบีบเลเซอร์ที่ไซต์ LIGO ของอเมริกาสองแห่ง
สองวินาทีต่อมารังสีแกมม่าของนาซ่าที่ตรวจจับยานอวกาศเฟอร์มี่ก็พบกับการระเบิด
ในช่วงหลายสัปดาห์ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์หลายร้อยคนในทั้งเจ็ดทวีปได้เปลี่ยนกล้องโทรทรรศน์และยานอวกาศเพื่อดูการชนของจักรวาลในรูปแบบของแสงทั้งหมด - วิทยุ, อินฟราเรด, ออปติคอล, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์, รังสีแกมมา กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์และฮับเบิลยังคงเฝ้าดูเหตุการณ์อยู่เช่นเดียวกับอาร์เรย์ขนาดใหญ่มากในนิวเม็กซิโก ตอนนี้เป็นการแสดงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในดาราศาสตร์
“ สิ่งที่น่าประหลาดใจกับสิ่งนี้คือมันอยู่ใกล้กับเรามากและมันก็เป็นสัญญาณที่แข็งแกร่งมาก” นักวิทยาศาสตร์ LIGO Jolien Creighton จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน - มิลวอกีกล่าว “ เราได้พบกับความไว LIGO ขั้นสูงของเราเต็มรูปแบบเราอาจเห็นบางสิ่งเช่นนี้ทุกสองสามปี”
หอสังเกตการณ์บนพื้นดินทั่วโลกมีประมาณ 70 ในทั้งหมดรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศจำนวนหนึ่งที่โคจรรอบจับการรวมตัวของดาวนิวตรอน (เครดิต: ความร่วมมือ LIGO และราศีกันย์)
ในเดือนกุมภาพันธ์ 2559 LIGO ประกาศว่าพวกเขาตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเป็นครั้งแรกเกือบหนึ่งศตวรรษหลังจาก Albert Einstein ทำนายเหตุการณ์เหล่านี้ว่าเป็นผลมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา นักดาราศาสตร์กล่าวว่าการตรวจจับเบื้องต้นเป็นเหมือนการได้ยินจักรวาลเป็นครั้งแรก และพวกเขาหวังว่าจะมีการค้นพบครั้งต่อไป - รับฟังและดูเอกภพในเวลาเดียวกันหรือที่เรียกกันว่า
นั่นเกิดขึ้นแล้ว
ยุค Multi-Messenger
“ นี่เป็นดาราศาสตร์ดาราศาสตร์แบบหลายผู้ส่งสารคนแรก” Josh Simon จากหอสังเกตการณ์ Carnegie กล่าว “ มีบางสิ่งที่คุณสามารถค้นพบได้ด้วยคลื่นความโน้มถ่วงที่คุณไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยแสงแม่เหล็กไฟฟ้าและในทางกลับกัน การมีชุดค่าผสมนี้ควรให้ข้อมูลเชิงลึกแก่เราเกี่ยวกับวัตถุที่รุนแรงเหล่านี้”
และนิวตรอนดาวดวงนี้คลุกเคล้ากับเหยือกของนักวิทยาศาสตร์คนแรก การแถลงข่าวในเช้าวันจันทร์ได้สรุปบทความวิจัยจำนวนหนึ่งที่ปรากฏในวารสารทางวิทยาศาสตร์ซึ่งมีการค้นพบครั้งสำคัญที่มีนักเขียนร่วม 3,500 คน
การค้นพบเหล่านั้นรวมถึง:
ครั้งแรกที่มีแสงและคลื่นความโน้มถ่วงปรากฏขึ้นพร้อมกัน
การควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนแรกที่เคยเห็น;
ยืนยันว่าองค์ประกอบที่หนักที่สุดจะทำในการควบรวมกิจการเหล่านี้
ตำแหน่งแรกที่รู้จักของคลื่นความโน้มถ่วง
การวัดโดยตรงของการขยายตัวของเอกภพของเรา
หลักฐานที่ดีที่สุดว่าคลื่นความโน้มถ่วงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง
สิ่งบ่งชี้ที่ดีที่สุดที่ gravitons - แรงโน้มถ่วงที่มีอนุภาค - ไม่มีมวลเช่นเดียวกับโฟตอน
ต๊าย
กล้องโทรทรรศน์ Swope ของ Carnegie Observatories เป็นภาพแรกที่เห็นภาพการรวมตัวของดาวนิวตรอนในแสงออปติคอล เป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กอายุหลายสิบปีที่หอดูดาว Las Campanas ของชิลี
การแข่งขันสำหรับโฟตอน
Ryan Foley และคู่หูของเขากำลังเดินเที่ยวสวนสนุก Tivoli ที่เก่าแก่ของโคเปนเฮเกนเกี่ยวกับสิ่งที่กลายเป็นระเบิดเมื่อวันที่ 17 สิงหาคมพวกเขาเคยไปที่เดนมาร์กเป็นเวลาหนึ่งเดือนในการประชุมคลื่นความโน้มถ่วง แต่โฟลลี่นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตา ครูซยังไม่ได้เห็นสถานที่ท่องเที่ยวในการเดินทางของเขา มันเป็นวันพักผ่อน ข้อความจะเปลี่ยนที่
มันมาจาก David Coulter ผู้สำเร็จการศึกษาของ Foley LIGO จับการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอน - และมียานอวกาศแฟร์มี
โฟลลี่ย์บอกว่าเขามั่นใจว่าลูกศิษย์ของเขาเพิ่งจะเขมือบกับเขาในวันแรก หลังจากนั้นเมื่อสัปดาห์ก่อนโฟลีย์ได้ส่งเสียงในแง่ร้ายในห้องของนักวิจัยรุ่นใหม่ขณะที่เขาบอกรายละเอียดแผนการของเขาที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินเพื่อจับการรวมตัวของนิวตรอนที่ตรวจพบ LIGO
โฟลลี่ย์ออกจากสวนสนุกและขี่จักรยานกลับไปที่มหาวิทยาลัย หากนี่เป็นข้อตกลงที่แท้จริงมีเพียงไม่กี่ชั่วโมงในการเตรียมตัวก่อนชิลีตอนค่ำซึ่งทีมสังเกตการณ์ Carnegie ของเขาใช้เวลากับกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กอายุ 45 ปีชื่อ Swope เนื่องจากสัญญาณมาจากภูมิภาคแห่งท้องฟ้าใกล้กับดวงอาทิตย์จึงสามารถมองเห็นได้เพียงชั่วครู่หลังจากพระอาทิตย์ตกดิน และพวกเขาจะแข่งกับหอดูดาวทั่วโลก
ผลตอบแทนที่อาจเกิดขึ้น: รางวัลโนเบล
โคลเตอร์กำหนดให้ทำงานสร้างรายการกาแลคซีที่เป็นไปได้ประมาณ 100 แห่งเพื่อกำหนดเป้าหมายตามการประมาณการของ LIGO ในขณะเดียวกันโฟลีย์เรียกเพื่อนร่วมงานอีกสองคน - นักดาราศาสตร์หอสังเกตการณ์ Carnegie Josh Simon และ Ben Shappee ซึ่งเป็นผู้ปฏิบัติการหนึ่งในกล้องโทรทรรศน์ Magellan ขนาด 6 เมตรคู่ในคืนนั้น
“ เมื่อมีเรื่องใหญ่เกิดขึ้นคุณจะเรียกทุกอย่างที่คุณสามารถหาได้” โฟลีย์กล่าว “ คุณมีเพียงนัดเดียวคุณจะดูหรือไม่ก็หายไป”
ในขณะเดียวกันกลับไปที่ซานตาครูซสมาชิกในทีม Charlie Kilpatrick ดาวน์โหลดรูปภาพเป้าหมายของพวกเขา กล้องโทรทรรศน์สามดวงจะถ่ายภาพกาแลคซีแต่ละแห่งอย่างรวดเร็วและส่งข้อมูลกลับไปยังแคลิฟอร์เนีย ที่นั่นคิลแพททริคจะเปรียบเทียบภาพใหม่กับภาพที่มีอยู่เพื่อค้นหาสัญญาณการระเบิดของจักรวาล
เพียง 20 นาทีหลังจากพลบค่ำกล้องโทรทรรศน์ Swope ก็พุ่งเป้าทองคำด้วยภาพที่เก้า
“ พบบางอย่าง” Kilpatrick เจาะเข้าไปในข้อความกลุ่ม Slack มีจุดสว่างขนาดใหญ่ในกาแลคซี NGC 4993
“ ว้าว!” โฟลีย์ตอบ
นักดาราศาสตร์ในทีมค้นพบแสงฉายแสงใช้ Skype และ Slack เพื่อส่งข้อความข้ามสามทวีปขณะที่พวกเขาถ่ายภาพท้องฟ้า (มารยาทโฟลีย์มารยาท)
ไฟกล้องแอคชั่น
เมื่อกาแลคซีเป้าหมายอยู่ใกล้กับเส้นขอบฟ้ามากขึ้น Shappee และ Simon ต่างก็หันกล้องไททันเพื่อจับสเปกตรัมแสงของมันซึ่งเป็นวิธีการของนักดาราศาสตร์ในการจับลายนิ้วมือทางเคมีของวัตถุ
ผู้ให้บริการกล้องโทรทรรศน์มักจะไม่ปล่อยให้อุปกรณ์ของพวกเขาชี้ต่ำนักเพราะกลัวการหมุนมากเกินไปและทำลายพวกมัน แชปปี้คอยสังเกตจนกระทั่งแมกเจลแลนปิดตัวลง
“ ฉันไม่เคยเห็นกล้องโทรทรรศน์ชี้ไปที่ขอบฟ้า” David Kaplan นักดาราศาสตร์ UW-Milwaukee กล่าว
มันก็เป็นสิ่งที่ดีเช่นกัน กล้องโทรทรรศน์อื่น ๆ ก็จับเหตุการณ์ในคืนนั้น แต่กลุ่มของโฟลลี่ย์จับสเป็กตรัมเดียวเท่านั้น ข้อมูลนั้นไปยัง Maria Drout จาก Carnegie Observatories ซึ่งประมวลผลภายในครึ่งชั่วโมงเผยให้เห็นสเปกตรัมที่ไม่เหมือนที่นักดาราศาสตร์เคยเห็นมาก่อน
ทองทั้งหมดของ Galaxy
คุณและฉันสุนัขสัตว์เลี้ยงของฉันแอปเปิ้ลที่ร่วงหล่นบนหัวของ Issac Newton - เราทุกคนทำจากสิ่งที่สร้างขึ้นในซุปเปอร์โนวาซึ่งเกิดขึ้นประมาณหนึ่งครั้งต่อศตวรรษในกาแลคซีของเรา เราเป็นดาวมาตรฐาน แต่ซุปเปอร์โนวาสร้างธาตุหนักจำนวนมากเช่นทองคำและทองคำขาวบนแหวนแต่งงานของคุณหรือผู้นำโลกยูเรเนียมต่อสู้กันอยู่เสมอ
แล้วของหนักทั้งหมดมาที่นี่ได้อย่างไร
“ องค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดในตารางธาตุที่เรารู้ว่ามาจากไหนในจักรวาล” Brian Metzger นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียกล่าว การควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนเป็นคู่แข่งสำคัญ
Metzger ทำนายว่าการชนเหล่านี้จะกลายเป็น“ kilonova” เหตุการณ์ 1,000 ครั้งที่สว่างกว่าโนวามาตรฐาน และนักดาราศาสตร์คนอื่น ๆ ก็แสดงให้เห็นว่ากิโลโวโนวาเหล่านี้สามารถสร้างองค์ประกอบที่หนักที่สุดจำนวนมากได้ ปัญหาคือไม่มีใครเคยเห็นใคร ดังนั้นคำถามพื้นฐานได้จับนักดาราศาสตร์มานานหลายทศวรรษ
“ มันเป็นสิ่งที่พบได้บ่อยจริงๆหรือเปล่า? หรือมันเป็นของหายากที่ทำให้เกิดขึ้นมากมาย?” แคปแลนผู้เขียนร่วมในงานวิจัยที่ปรากฏในวันจันทร์ในวารสาร Science กล่าว
คำตอบนั้นมาถึงเมื่อวันที่ 17 สิงหาคม
ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับดาวนิวตรอนที่ชนกันสองดวง (เครดิต: NASA / Swift / Dana Berry)
เมื่อถึงเวลาทีมของโฟลลี่ย์จับภาพแรกของการปะทะกัน - เพียง 11 ชั่วโมงต่อมา - เมฆแห่งวัตถุได้ขยายออกไปไกลเท่าที่ดาวเนปจูนมาจากดวงอาทิตย์ของเราแล้ว อนุภาคของอะตอมเหล่านั้นเย็นลงเมื่อผลักออกไปด้านนอกและพวกมันเริ่มรวมกันเป็นองค์ประกอบที่หนักและหนักกว่า
นักดาราศาสตร์ที่เกี่ยวข้องในการประกาศเมื่อวันจันทร์บอกว่าการควบรวมกิจการของดาวนิวตรอนดวงนี้สร้างขึ้นที่ไหนสักแห่งระหว่างทองคำมวลโลก 10 ถึง 100 ดวง และจากการที่ดาวนิวตรอนชนกันบ่อยนักวิทยาศาสตร์สามารถคาดการณ์ได้ว่าควรมีสิ่งประมาณ 100 ล้านเท่าของทองคำในกาแลกซี่ทางช้างเผือก
“ โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นวิธีหนึ่งที่จะนำวัสดุของดาวนิวตรอนและเปลี่ยนเป็นทองคำ” Metzger กล่าว “ ไม่ใช่แค่ทองคำ แต่เป็นทองคำขาวและยูเรเนียมและอะไรก็ตามที่คุณเห็นที่ด้านล่างของตารางธาตุ”
เมื่อพิจารณาว่าการชนนี้เกิดขึ้นเมื่อ 130 ล้านปีก่อนในกาแลคซีของมันเองธาตุหนักทั้งหมดนั้นน่าจะปะปนอยู่กับเมฆก๊าซระหว่างดวงดาวที่จะก่อตัวระบบสุริยะใหม่เหมือนของเราเอง
และบนโลกนี้เหตุการณ์นี้ได้ตัดสินการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์มานานหลายทศวรรษ “ อย่างน้อยที่สุดสำหรับองค์ประกอบที่หนักที่สุดปัญหานี้ได้ถูกส่งไปนอน” โฟลลี่ย์กล่าว
ดาราศาสตร์แบบหลายผู้ส่งกำลังเริ่มต้นแล้ว เมื่อ LIGO กลับมาออนไลน์ในปีหน้าหลังจากการอัพเกรดอีกรอบนักวิทยาศาสตร์คาดว่าจะเห็นการควบรวมกิจการเหล่านี้ทุกเดือน ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจำนวนนั้นอาจเพิ่มขึ้นเป็นสัปดาห์ละครั้งแม้ว่านักดาราศาสตร์จะไม่คาดว่าดาวนิวตรอนจำนวนมากจะรวมตัวกันใกล้กับบ้าน
“ เราได้สร้างสาขาดาราศาสตร์ขึ้นมาใหม่” โฟลีย์กล่าว “ เรากำลังเดินไปรอบ ๆ เพื่อมนุษยชาติทุกคนสามารถมองเห็นจักรวาล แต่ไม่สามารถได้ยินได้ ตอนนี้เราได้ทั้งคู่แล้ว”
เขากล่าวเสริมว่า:“ มันยากที่จะคาดการณ์ว่าสาขานี้จะไปที่ไหน แต่ฉันบอกได้เลยว่าตอนนี้มันจะยอดเยี่ยมมาก”
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
