การสังเกตการณ์ทางวิทยุยืนยันว่า superfast jet ของวัสดุจากการควบรวมดาวนิวตรอน

Anonim

การวัดที่แม่นยำโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุของ National Science Foundation (NSF) ได้เผยให้เห็นว่าอนุภาคของแคบ ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าของแสงจะเกิดขึ้นในอวกาศระหว่างดวงดาวหลังจากที่ดาวนิวตรอนสองดวงผสานเข้ากับกาแลคซี 130 ล้านดวง - มาจากโลก การควบรวมกิจการซึ่งเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคมของปี 2560 ได้ส่งคลื่นแรงโน้มถ่วงที่มีคลื่นผ่านช่องว่าง เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบทั้งคลื่นแรงโน้มถ่วงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ารวมทั้งรังสีแกมมารังสีเอกซ์แสงที่มองเห็นได้และคลื่นวิทยุ

ผลพวงของการควบรวมกิจการเรียกว่า GW170817 ได้รับการสังเกตโดยกล้องโทรทรรศน์ที่หมุนวนและกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินทั่วโลก นักวิทยาศาสตร์มองว่าลักษณะของคลื่นที่ได้รับมีการเปลี่ยนแปลงตามเวลาและใช้การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นหลักฐานเพื่อเปิดเผยลักษณะของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามการควบรวมกิจการ

คำถามหนึ่งที่ยืนออกแม้กระทั่งหลายเดือนหลังจากการควบรวมกิจการมีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นหรือไม่ก็ตามมีการผลิตวัตถุเจือปนที่แคบและเคลื่อนไหวเร็วซึ่งเข้าสู่อวกาศระหว่างดวงดาว นั่นเป็นสิ่งสำคัญเพราะเครื่องบินไอพ่นชนิดนี้จำเป็นต้องผลิตรังสีแกมมาที่นักทฤษฎีกล่าวกันว่าควรเกิดจากการควบรวมของดาวนิวตรอน - ดาว

คำตอบก็มาเมื่อนักดาราศาสตร์ใช้ชุดของ Very Long Baseline Array ของ NSF (VLBA), Karl G. Jansky Large Large Array (VLA) และกล้องโทรทรรศน์ธนาคาร Robert C. Byrd Green Bank (GBT) และพบว่ามีวิทยุในภูมิภาค ปล่อยออกมาจากการควบรวมกิจการได้ย้ายและการเคลื่อนไหวได้อย่างรวดเร็วว่าเพียงเจ็ทสามารถอธิบายความเร็วของมัน

"เราวัดการเคลื่อนไหวที่ชัดเจนซึ่งเร็วกว่าแสงถึงสี่เท่าภาพลวงตาที่เรียกว่า superluminal motion ส่งผลให้เจ็ตชี้ไปที่พื้นโลกเกือบเท่าตัวและวัสดุในเครื่องบินกำลังเคลื่อนที่ใกล้กับความเร็วของแสง" Kunal Mooley, ของหอสังเกตการณ์วิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติ (NRAO) และ Caltech

นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นวัตถุดังกล่าว 75 วันหลังจากการควบรวมกิจการแล้วอีก 230 วันหลังจากนั้น

"จากการวิเคราะห์ของเราเจ็ตนี้น่าจะแคบมากที่สุดที่มุมกว้างประมาณ 5 องศาและชี้ให้เห็นเพียง 20 องศาจากทิศทางของโลก" Adam Deller จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Swinburne และก่อนหน้านี้ของ NRAO กล่าว "แต่เพื่อให้ตรงกับข้อสังเกตของเราวัสดุในเครื่องบินจะต้องระเบิดด้วยความเร็วกว่า 97 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง" เขาเพิ่ม.

สถานการณ์ที่เกิดขึ้นคือการควบรวมกิจการครั้งแรกของดาวนิวตรอน superdense สองดวงทำให้เกิดการระเบิดที่ทำให้เปลือกโลกเป็นเศษซากออกด้านนอก ดาวนิวตรอนยุบลงไปในหลุมดำที่มีแรงโน้มถ่วงแรงโน้มถ่วงเริ่มดึงวัตถุไปทางนั้น วัสดุที่ก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วดิสก์หมุนที่สร้างคู่ของเครื่องบินไอพ่นย้ายออกจากเสาของมัน

เมื่อเหตุการณ์คลี่คลายลงคำถามก็คือว่าเครื่องบินไอพ่นจะแตกออกจากเปลือกของเศษจากการระเบิดครั้งแรก ข้อมูลจากการสังเกตพบว่าเจ็ทมีปฏิสัมพันธ์กับเศษซากไว้เป็น "รังไหม" ที่กว้างขึ้น รังไหมตัวนี้จะขยายตัวได้ช้ากว่าเครื่องบินเจ็ต

"การตีความของเราคือรังไหมครอบงำการปล่อยคลื่นวิทยุจนกว่าจะถึง 60 วันหลังจากการควบรวมกิจการและในเวลาต่อมาการปล่อยก๊าซก็มีส่วนสำคัญ" Ore Gottlieb จาก Tel Aviv University, นักทฤษฎีชั้นนำของการศึกษากล่าว

"เราโชคดีที่สามารถสังเกตเหตุการณ์นี้ได้เพราะถ้าเครื่องบินเจ็ทห่างไกลจากโลกมากการปล่อยคลื่นวิทยุจะอ่อนแอเกินกว่าที่เราจะตรวจจับได้" Gregg Hallinan จาก Caltech กล่าว

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการตรวจจับเจ็ตที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วใน GW170817 ช่วยเพิ่มความสัมพันธ์ระหว่างการควบรวมดาวนิวตรอนและการระเบิดด้วยรังสีแกมมาในระยะสั้น พวกเขาเสริมว่าเครื่องบินไอพ่นจะต้องถูกนำมาใกล้ชิดกับโลกมากพอที่จะตรวจจับรังสีแกมมาได้

Mooley กล่าวว่าการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าการรวมข้อสังเกตจาก VLBA VLA และ GBT เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการศึกษาเครื่องบินเจ็ตและฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วง

"การควบรวมกิจการถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับหลายสาเหตุและยังคงทำให้นักดาราศาสตร์ประหลาดใจมากขึ้น" Joe Pesce ผู้อำนวยการโครงการ NSF ของ NRAO กล่าว "เจ็ตส์เป็นปรากฏการณ์ลึกลับที่เกิดขึ้นในหลายสภาพแวดล้อมและขณะนี้การสังเกตการณ์อันประณีตเหล่านี้ในคลื่นวิทยุคลื่นวิทยุได้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจแก่พวกเขาช่วยให้เราเข้าใจว่าพวกเขาทำงานอย่างไร"

Mooley และเพื่อนร่วมงานของเขาได้รายงานผลการค้นพบของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 5 กันยายน

menu
menu