Zrážka neutrónových hviezd

Zrážka neutrónových hviezd

Vzdialenosť 130 miliónov svetelných rokov od Zeme

V galaxii známej ako NGC 4993 sa nachádzajú dve mŕtve hviezdy uväznené v rýchlo sa zmenšujúcej špirále. Je to, akoby ste počúvali zvonenie samotného kozmu, zvuk tejto kolízie, ktorý je vtlačený do samotnej štruktúry priestoru a času.

Observatórium Livingston v Louisiane

Advanced LIGO Observatórium má za úlohu detekovať gravitačné vlny generované vo vesmíre. Gravitačná vlna je deformácia priestoru-času, ktorú spôsobuje zvyčajne nejaká veľmi traumatická gravitačná udalosť, ako sú supernovy alebo kolízie čiernych dier alebo masívnych hviezd.

Historický objav v roku 2015

V roku 2015 LIGO zaznamenal históriu detekciou gravitačných vĺn po prvýkrát, 100 rokov po Einsteinovej predpovedi. Je to podpis zrážky čiernych dier, takmer ako keď počúvate zvuk diaľkovej autonehody, ktorú ste nevideli, ale ste takí šikovní a zvuk tejto autonehody je taký jedinečný, že dokážete pomocou svojich počítačov presne modelovať, aké typy áut museli naraziť.

Udalosť z augusta 2017

Potom v roku 2017 LIGO zachytil iný typ signálu. Rozvíjanie udalosti z augusta 2017 bolo ničím iným než mimoriadne. Signál prišiel a bol čudný, mal dlhodobý signál, trval viac ako 100 sekúnd. Menej ako 2 sekundy neskôr ďalekohľad na gama lúče zaznamenal záblesk gama lúčov z tej istej časti oblohy a veľmi rýchlo astronómovia na celom svete vedeli, že sa niečo deje. Je to nové a je to rôzne. Táto kombinácia dlhého signálu gravitačnej vlny a záblesku gama lúčov pôsobí ako maják pre astronómov. Keď videli túto udalosť, poslali celosvetový poplach astronómom na celom svete, že videli niečo zaujímavé a prišlo to z konkrétnej časti oblohy. Potom sa začala debata medzi astronomickou komunitou a všetci začali namieriť svoje teleskopy na túto jednu časť oblohy. Do pár hodín tisíce astronómov a fyzikov na celom svete horúčkovito zbierali dáta o tejto záhadnej udalosti. Nielen gravitačné vlny, ale aj gama lúče, viditeľné svetlo, infračervené svetlo, ultrafialové svetlo a všetky tieto signály spolu nám rozprávajú príbeh. A to bol veľmi prvýkrát, čo sme videli týchto dvoch viacnásobných poslov naraz, gravitačné vlny a bežné svetlo, takže to bol prelomový moment pre astronómiu.

Vedci si uvedomili, že to nie je ďalšia kolízia čiernych dier, je to niečo iné. Keď vidíte explóziu vo vesmíre, nie sú presne veľa kandidátov, nie je veľa vecí vo vesmíre, ktoré by vybuchovali, ale dĺžka signálu je dôkazom. Kolízia dvoch čiernych dier bola rýchla, táto bola dlhšia, pomalšia smrť v špirále dvoch neutrónových hviezd, ktoré sa zblížili a zrýchľovali, a keď sa nakoniec zrazili, keď sa nakoniec dotkli, uvoľnili obrovské množstvo energie do okolitého systému. Kolízia vyhodila obrovské oblaky hmoty, ktoré mohli veľmi mierne spomaliť svetlo. Svetlo a gravitačné vlny cestovali 130 miliónov rokov a prišli na Zem takmer súčasne. Je to prvýkrát, čo astronómovia videli zrážku neutrónových hviezd, nazvali to kilonova. A tento úžasný kozmický jav neuvoľňuje len energiu. Dôsledok tejto kolízie neutrónových hviezd, tejto kilonovy, vytvoril obrovské množstvo trosiek, ktoré boli vystrelené do vesmíru a to nám mohlo konečne poskytnúť dôkaz o tom, kde sa vytvárajú niektoré veľmi špeciálne ťažké prvky. Z deštrukcie neutrónovej hviezdy prichádzajú semená pre základnú ingredienciu života samotného. Dýchame molekuly kyslíka O2, voda je vodík a kyslík, väčšina nášho tela je zložená z uhlíkových zlúčenín, ktoré obsahujú dusík, fosfor. Jedna z veľkých otázok vedy v histórii ľudstva bola, aké sú pôvody týchto prvkov a ukazuje sa, že neutrónové hviezdy hrajú kritickú úlohu pri tvorbe mnohých z ťažkých prvkov.

Vznik ťažkých prvkov

Väčšina prvkov na Zemi sa tvorí v hviezdach, ale ako sa tvoria najťažšie prvky, bolo jedným z najdlhšie pretrvávajúcich tajomstiev vedy. Dlhú dobu sme vedeli, že existuje problém s tvorbou týchto ťažších atómov, vecí ako zlato a platina, viete, celú cestu až k uránu, a naozaj najenergetickejšia vec, ktorú vo vesmíre máme, boli explózie supernov. Museli sa teda nejakým spôsobom tvoriť v supernovách, ale keď vedci spúšťali počítačové simulácie virtuálnych supernov, nepodarilo sa im kovať tieto prerastené atómy. V roku 2016 astronóm Edo Berger vysvetlil potenciálne riešenie tohto tajomstva. Ak otvoríte akúkoľvek z týchto kníh a otočíte stranu, ktorá vám hovorí, odkiaľ pochádza zlato, povedala by vám, že zlato pochádza z explózií supernov, ale stávalo sa jasné, že učebnice boli zastarané. Na tvorbu ťažkých prvkov je potrebné veľa neutrónov, a tak ďalšia možná teória bola, že najťažšie prvky sa vytvárajú pri zlúčeniach dvoch neutrónových hviezd v binárnom systéme, ale v tom čase nikto neviděl zrážku neutrónových hviezd naozaj. Bolo ťažké presvedčiť komunitu, že to bol potenciálny kanál pre výrobu ťažkých prvkov. Dôkazom je vidieť tento proces v reálnom čase v univerze.

Kilonova z roku 2017 poskytla perfektnú príležitosť, generuje tisíce hodín dát. Vedci si všimli určitý vzor, subtílne zmeny farby zvyškov kilonovy vo vesmíre. Keď máte udalosť, ktorá je veľmi jasná, vyžaruje určité množstvo svetla a vyžaruje ho pri určitých vlnových dĺžkach, čo my vnímame ako farby. Rôzne farby v pyrotechnickom displeji indikujú použitie rôznych chemikálií vo ohňostrojoch, rovnakým spôsobom môžu vedci odhaliť prvky v kilonove podľa farieb v explózii. Keď sa kilonova sfarbí do červena, uvedomujú si, že je to výsledok novo vzniknutých ťažkých prvkov, ktoré začínajú absorbovať modré svetlo. Ako sme sledovali, ako sa tento zvyšok mení, ako sa mení farba explózie, expanduje a chladne, mohli sme odhadnúť, aké druhy prvkov sa vytvárajú. Svetlo z trosiek sa mení z modrej a fialovej na červenú a infračervenú. Zmena farby poskytuje stopy o prítomnosti určitých ťažkých kovov.

Táto kilonova vyprodukovala jasnosť a farebné spektrum, ktoré sú konzistentné s modelmi predikcií, ktoré produkujú zlato a platina. Tento model sa nazýva r-proces, skrátene pre Rapid Neutron Capture, to je trochu komplikovaný termín, ktorý popisuje, ako vytvárame atómy ťažšie než železo. Potrebujete naozaj neutrónovo bohaté prostredie a ako si môžete predstaviť, kolízia neutrónových hviezd je veľmi neutrónovo bohaté prostredie. Ak sú tieto modely správne a to ma ohromuje, táto kolízia, táto kilonova vyprodukovala niekoľko desiatok násobkov hmotnosti Zeme len v zlate.

Obrázky: AI, Zdroj informácii: www.sciencechannel.com

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Články o Prírode

Veda a Technika

Náš portál veda-technika.sk prešiel výraznou zmenou dizajnu a celej štruktúry. Po novom sa naša stránka stáva oveľa dynamickejšou a modernejšou. Z pôvodných statických podstránok zameraných na prácu rôznych vedeckých a vzdelávacích inštitúcií na Slovensku a v zahraničí sme sa rozhodli zamerať náš portál na aktuálne poznatky popularizačnou formou pre mládež aj laikov, ktorí obdivujú vedu. Našou ambíciou je priblížiť vedu verejnosti a prezentovať ju zábavnou formou.

Veda je to, čo nás posúva vpred.