Невероятные вопросы после слияния нейтронных звезд
17 августа Земли достигли как световые, так и гравитационно-волновые сигналы слияния нейтронных звезд. Впервые в истории пара сигналов была зарегистрирована людьми. Фаза спирального кружения наблюдалась детекторами LIGO и Virgo в течение 30 секунд — в 100 раз дольше, чем предыдущие гравитационно-волновые сигналы. Также этот сигнал стал самым ближайшим из всех, что мы видели, всего в 130 миллионах световых лет от нас. В то время как обсерватории извлекали из сигналов огромное количество информации, возникла новая задача: привести все это к теоретической осмысленности.
Условно говоря, мы услышали звон, но не знаем, где он. Итан Зигель сел с Крисом Фрайром из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, специалистом по сверхновым, нейтронным звездам и гамма-лучевым всплескам, который работает над теоретической стороной этих объектов и событий. Никто не ожидал, что LIGO и Virgo смогут зарегистрировать слияние на таком раннем этапе проекта, всего через два года после первой успешной регистрации и задолго до достижения запланированной чувствительности. Но они не только увидели сигналы, но и смогли точно обозначить их источник, место слияния, что принесло нам кучу сюрпризов.
Вот пять самых больших новых вопросов, которые поднимает открытие.
Как часто протекают слияния нейтронных звезд?
До того как мы наблюдали это событие, у нас было два способа оценки частоты слияний нейтронных дыр: измерения двойных нейтронных звезд в нашей галактике (как от пульсаров) и наши теоретические модели образования звезд, сверхновых и их останков. Все это дает нам оценку — порядка 100 таких слияний происходит ежегодно в пределах кубического гигапарсека космоса.
Наблюдение нового события обеспечило нам первую наблюдаемую оценку частоты сияний, и она в десять раз больше ожидаемого. Мы думали, что нам понадобится LIGO, достигшая предела чувствительность (сейчас она на полпути), чтобы увидеть хоть что-то, а затем еще и три дополнительных детектора для точного определения места. А нам удалось не только рано увидеть его, но и локализовать с первой же попытки. Итак, вопрос: нам просто повезло увидеть это событие или же частота таковых действительно намного выше, чем мы думали? Если выше, в чем тогда ошибочны наши теоретические модели? В следующем году LIGO уйдет на модернизацию, и у теоретиков будет немного времени пораскинуть мозгами.
Что заставляет вещество выбрасываться в процессе слияния в таком количестве?
Наши лучшие теоретические модели предсказывали, что слияния звезд вроде этого будет сопровождаться ярким световым сигналом в ультрафиолетовой и оптической частях спектра в течение дня, а затем будет тускнеть и исчезать. Но вместо этого сияние продержалось два дня, прежде чем начало тускнеть, и у нас, конечно, появились вопросы. Яркое свечение, которое продержалось так долго, свидетельствует о том, что ветра в диске вокруг звезд выбросили 30-40 масс Юпитера в виде вещества. По нашим данным, вещества должно было быть меньше вдвое или даже в восемь раз.
Что же такого необычного в этих выбросах? Чтобы смоделировать такое слияние, нужно включить много разной физики:
гидродинамику
ОТО
магнитные поля
уравнение состояния материи при ядерных плотностях
взаимодействия с нейтрино
…и многое другое. Различные коды моделируют эти компоненты с разными уровнями сложности, и мы не знаем наверняка, какой из компонентов несет ответственность за эти ветры и выбросы. Найти нужный — проблема для теоретиков, и нам приходится мириться с тем, что мы впервые измерили слияние нейтронных звезд… и получили сюрприз.
Произвело ли это слияние сверхмассивную нейтронную звезду?
Чтобы получить достаточно потерянной массы от слияния нейтронных звезд, нужно, чтобы продукт этого слияния сгенерировал достаточно энергии соответствующего типа, чтобы сдуть эту массу с окружающего звезды диска. Основываясь на наблюдаемом гравитационно-волновом сигнале, мы можем сказать, что это слияние создало объект массой 2,74 солнечных, что значительно превышает максимум солнечной массы, который может быть у невращающейся нейтронной звезды. То есть, если ядерная материя ведет себя так, как от нее ожидаем, слияние двух нейтронных звезд должно было привести к появлению черной дыры.
Если бы ядро этого объекта после слияния немедленно сжалось до черной дыры, никакого выброса бы не было. Если бы вместо этого оно стало сверхмассивной нейтронной звездой, то должно было бы вращаться чрезвычайно быстро, поскольку большой угловой момент увеличил бы максимальный предел массы на 10-15%. Проблема в том, что если бы мы получили так быстро вращающуюся сверхмассивную нейтронную звезду, она должна была бы стать магнетаром с чрезвычайно мощным магнитным полем, в квадриллион раз более мощным, чем поля на поверхности Земли. Но магнетары быстро перестают вращаться и должны коллапсировать в черную дыру через 50 миллисекунд; наши же наблюдения за магнитными полями, вязкостью и нагревом, которые выбросили массу, показывают, что объект существовал сотни миллисекунд.
Что-то здесь не так. Либо у нас быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая по какой-то причине не является магнетаром, либо у нас будут выбросы на сотни миллисекунд, и наша физика не дает нам ответ. При этом, пусть даже ненадолго, скорее всего, у нас была сверхмассивная нейтронная звезда, а за ней и черная дыра. Если оба варианта верны, мы имеем дело с самой массивной нейтронной звездой и самой маломассивной черной дырой за всю историю наблюдений!
Если эти нейтронные звезды были бы более массивными, было бы слияние невидимым?
Существует предел тому, насколько массивными могут быть нейтронные звезды, и если добавлять и добавлять массы, получится аккурат черная дыра. Этот предел в 2,5 солнечных масс для невращающихся нейтронных звезд означает, что если общая масса слияния будет ниже, вы почти наверняка останетесь с нейтронной звездой после слияния, что приведет к сильным и долгим ультрафиолетовым и оптическим сигналам, которые мы видели в данном случае. С другой стороны, если подняться выше 2,9 солнечных масс, сразу после слияния сформируется черная дыра, вполне вероятно — без ультрафиолетовых и оптических сопровождений.
Так или иначе, наше самое первое слияние нейтронных звезд оказалось именно в середине этого диапазона, когда может появиться сверхмассивная нейтронная звезда, создающая выбросы и оптические и ультрафиолетовые сигналы на протяжении короткого времени. Образуются ли магнетары при менее массивных слияниях? А более массивные — сразу приходят к черным дырам и остаются невидимыми на этих длинах волн? Насколько редкие или распространенные три этих категории слияния: обычные нейтронные звезды, сверхмассивные нейтронные звезды и черные дыры? Через год LIGO и Virgo займутся поисками ответов на эти вопросы, а у теоретиков будет как раз год, чтобы привести свои модели в соответствие с прогнозами.
Что приводит к тому, что гамма-лучевые всплески такие яркие во многих направлениях, а не в конусе?
Этот вопрос весьма сложный. С одной стороны, открытие подтвердило то, что давно подозревали, но никак не могли доказать: что сливающиеся нейтронные звезды действительно производят гамма-лучевые всплески. Но мы всегда считали, что гамма-лучевые всплески испускают гамма-лучи только в узкой конусообразной форме, 10-15 градусов в диаметре. Теперь же мы знаем, из положения слияния и величины гравитационных волн, что гамма-лучевые всплески уходят на 30 градусов от нашей линии визирования, но мы при этом наблюдаем мощный гамма-лучевой сигнал.
Природа гамма-лучевых всплесков должна измениться. Задача теоретиков состоит в том, чтобы объяснить, почему физика этих объектов настолько отличается от предсказанной нашими моделями.
Отдельной строкой: насколько непрозрачны/прозрачны тяжелые элементы?
Когда дело доходит до самых тяжелых элементов в периодической таблице, мы знаем, что они произведены по большей части не сверхновыми, а именно слияниями черных дыр. Но чтобы получить спектры тяжелых элементов с расстояния в 100 миллионов световых лет, нужно понимать их прозрачность. Сюда входит понимание атомных физических переходов электронов на орбиталях атома в астрономической обстановке. Впервые у нас есть среда для проверки того, как астрономия пересекается с атомной физикой, и последующие наблюдения слияний должны позволить нам ответить на вопрос о непрозрачности и прозрачности в том числе.
Вполне возможно, что слияние нейтронных звезд происходит постоянно, а когда LIGO достигнет запланированного уровня чувствительности, мы будем находить десятки слияний в год. Также возможно, что это событие было крайне редким и нам повезет видеть лишь по одному за год даже после обновления установок. Следующие десять лет физики-теоретики потратят на поиск ответов на выше описанные вопросы.
Будущее астрономии лежит перед нами. Гравитационные волны — это новый, совершенно независимый способ исследования неба, и сопоставляя небо с гравитационными волнами с традиционными астрономическими картами, мы готовы ответить на вопросы, которые не осмеливались задать еще неделю назад.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - 12.04.2019 (1010)
13.04.2019 - 23.05.2019 (990)
24.05.2019 - ...
Последние аномальные новости

Бигфуты навещают женщину из Северной Каролины

Быть шестипалым не так уж плохо

Возле Солнца продолжают летать гигантские НЛО

Городская легенда о последнем автобусе рейса 375

Женщина показала кота с огромными лишними пальцами

Житель США три раза видел необычное черное существо

Знак зодиака не связан с шансом на трудоустройство

Йети в Катскильских горах

Как эмоции одних людей влияют на других

Место с петлей времени в Катскильских горах

Монстр озера Гарда

Обнаружили древнейшего человекоподобного гоминида

Предложена новая теория происхождения золота на Земле

Президент США сомневается в существовании НЛО

Проклятое пиво преследует семью в Зимбабве

Робот ответил на издевательства людей

Странное свечение в небе Красноярска

США внедрили тайный код в электросети России

Теневая фигура в Катскильских горах

Электрически-синий рассвет

Волосы ангела нашли на траве в Вирджинии

Жилье уральского человека-крота выставили на продажу

ИИ научили распознавать отредактированные лица

Истории о пугающих деревьях

Как много денег потребуется для возврата на Луну

Конец света 22 июня. Нашли неопровержимые доказательства

Конец эволюции человека

Кто построил город-призрак в Намибии

Кто такие полтергейсты

Лох-Несское чудовище снова появилось

МГУ займется изучением теории струн и голограммами черных дыр

Монстра Огопого сняли в озере Оканаган

Нашли искусственные острова старше Стоунхенджа

Преступления, на которые люди пошли после общения с духами

Признаки склонных к ясновидению людей

Самые известные призраки

Солнечная активность не помешает полетам на Луну и Марс

Теория заговора о Розуэлле, теперь с манекенами

Университеты в США, где наблюдаются паранормальные явления

Японец выложил за черный арбуз целое состояние

Аномально высокая активность в Зоне-51

Атланты вернулись на пирамидальном корабле

В Индии одержимая женщина ползла по стене госпиталя

В России создают детей с измененной ДНК

Вертолёт ВВС США удирает от инопланетян

Гаркун - похититель девиц

Зона 51. Самая запретная военная база в мире

Иоганна Кеплера уличили в занятиях алхимией

Корабль инопланетян найден в Антарктиде

На сколько ваше сознание погружено в Матрицу

НЛО сняли возле Мачу-Пикчу

Откуда взялись новые НЛО

Поваренная соль и космические лучи покрасили поверхность Европы

Поросенок с мордой слона и детским плачем родился в Китае

Призраки воронежской Ротонды

Проект Starshade обещает лучше искать экзопланеты

Странная теория заговора о крысах. Розуэлл и чумные бомбы

Умерла старейшая жительница Великобритании

Фантом Веневитинских болот

Черный монах из Дивногорья

Дельфин с хвостом сирены замечен у побережья Крыма

Дом йети и остатки древней цивилизации в Кузбассе

Жертвы проклятья фараона Тутанхамона

Жуткая кукла Роберт

Изучили состав атмосферы горячего экзоюпитера

Илон Маск рассказал о создании автомобиля-субмарины

Марсоход обнаружил базу инопланетян

Могут ли призраки вселяться в тела манекенов

На Кубани уфологи проверят информацию о кругах на полях

На продажу выставлена средневековая тюрьма с привидениями

НАСА обнаружило в дюнах на Марсе логотип Star Trek

Нашлась загадочная картина да Винчи - Сальватор Мунди

НЛО в виде огненного змея пронесся над США

НЛО удалось снять в Волгограде

Океан Европы похож на земной

Открыли невидимую галактику, сжавшую нашу в гармошку

Откуда у нашей планеты магнитное поле

Петля времени. Бесконечный парк

Петля времени. Два случая со студентом

Петля времени. Дежа Вю

Почему снятся покойные родственники

Проклятая кукла Аннабелль

Проклятый шкаф диббука

Семья, застрявшая во временной петле

Страшное зеркало в Миртовой плантации

Стул смерти Басби

Теория происхождения и эволюции человека - научный фейк

Удивительные места Казахстана

Учёные, ставшие фантастами. Айзек Азимов и Нил Стивенсон

Эксперты спорят о судьбе Янтарной комнаты

Ведьминская деревня Виля

Военный летчик поделился подробностями о встречах с НЛО

Забавные теории о вторжении инопланетян

Климатологи пугают Апокалипсисом

На орбите идет война. Метеорит в Бразилии

На Солнце могут возникать супервспышки-убийцы

Названа новая причина исчезновения цивилизации майя

Народные приметы для привлечения денег

Радиоактивный туризм. Чернобыльскую зону заполонили туристы

Розовые медузы пролетели над Челябинской областью

Сверхбыстрый НЛО сняли в небе над Польшой

Солдаты-призраки на службе

Спиритизм - реальность или обман

Спутники системы Starlink будут порождать слухи о НЛО

Тайна постройки загадочной пирамиды на Церере

Таинственный самолёт-пуля готовится к первому полёту

У Матушки Природы всегда найдется, чем нас удивить

Ужасающие черепа обнаружили в гробнице майя

Физики не смогли объяснить прозрачность Солнца

Яндекс начнет полноценные испытания беспилотных автомобилей

Более ста загадочных кувшинов обнаружено в Лаосе

Жуткие существа с ранчо Скинуокер

Жуткий зверь из Нью-Джерси

Загадка Кяфарского городища

Земля движется вокруг Солнца по квадратной орбите

Ингушский мальчик отжался 4445 раз и побил рекорд чеченского мальчика

Какие астероиды следует считать опасными

Квантовый двигатель черпает энергию из новой физики

Конспиролог Джулиан Ассанж будет выдан США

Легенды о чудовищном черве из Лэмбтона

Музыканты и ИИ Яндекса выпустили совместный альбом

Найдено возможное место хранения Янтарной комнаты

Началась охота за обитаемыми мирами в системе Альфа Центавра

НЛО заметили в небе над Новокубанском

Новый кандидат на звание темной материи

Обитаемых экзопланет очень мало

Обширные залежи металлов обнаружили на Луне

Определено главное условие рекордного долголетия

Рогатое существо с побережья

Рогатые существа из Белгорода-Днестровского

Рогатый монстр в Айове

Родился ребенок с зеркальным расположением сердца и одним легким

Российский биолог заявил о планах по созданию детей-мутантов

Следы древних цивилизаций на фотографиях Китая

Тайна появления гигантских дыр во льдах Антарктики

Туристы и местные жители будут наблюдать восход солнца в Стоунхендже

У берегов Мексики обнаружен синий НЛО

У подмосковного школьника вырос зуб в яичке

Феномен рыбных дождей

Черное существо с жуткими рогами

В этом мире все еще остается немало необъяснимого

Девушка сбросила 60 кг и чуть не умерла

Еще один НЛО над вечерней Самарой

Загадка семьи с голубой кожей

Инопланетяне сигналят с поверхности Луны

История Демона из Довера

К Земле несется один из самых опасных астероидов

Молебка. Аномальная область в России

Названы четыре возможных варианта Конца света

Неуловимые волки Шунка Варакин

Новая Атлантида. Обнаружен затонувший город Гир-Гер

Обнаружили признаки астероидного Конца света

Пользователи поделились самыми страшными секретами

Предсказанию Нострадамуса о гибели США дали объяснение

Создали тест для проверки работоспособности невозможного двигателя

Солнечное затмение второго июля. С неба на Землю придет Король ужаса

Список самых пугающих встреч с НЛО

Супербыстрый НЛО над Уэльсом

Темные силы хотят изменить орбиту Земли

Уфолог нашел на снимках Аполлона-10 инопланетный корабль

Бездомный читал мои мысли

Джона Кеннеди убили за указ о выпуске долларов

Жители Тулы заметили НЛО

Игровая площадка мертвых детей

Как работает климатическое оружие

Лох-Несский монстр может быть реальным

НАСА изучает инопланетные формы жизни

Невидимка на кухне

Нечто наблюдает за мной

НЛО в небе над Самарой

НЛО заметили в Китае

Ночью над Екатеринбургом появились серебристые облака

Отправка в космос атомных часов спровоцирует конфликт с пришельцами

Призрак на ледовой арене

Призрак питомца

Пять миллионов инопланетян живут среди нас

Скелет инопланетянина заметили на комете

Солнечное затмение второго июля. Куда поедет пророк Иона

Телепатическая связь в больнице

Что-то в шкафу

Букеты для мужчин

Байки и мифы про пришельцев и НЛО

В поляризации реликтового излучения не нашли аномалий

Второй Тунгусский метеорит упадет на Землю 23 сенятбря

Если в доме нечисто

Живой матрас и черная фигура за занавесками

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика