V místě první detekované kolize neutronových hvězd už došlo k uklidnění jejích následků

11. 09. 2019

Neutronové hvězdy Gravitační vlny Hubble

Tým astronomů vedený Wen-fai Fongovou prozkoumal následky první známé kolize neutronových hvězd. Šlo o první událost, u které byly zachyceny gravitační vlny a zároveň viditelné světlo, což vědcům dalo unikátní příležitost k prozkoumání tohoto jevu. Za pomoci Hubblova teleskopu snímali během roku a půl oblast, kde ke kolizi došlo, aby prozkoumali následky této energetické události. Na posledním snímku už zmizely následky kolize a vědci tak mohli porovnat běžný stav se samotnou kolizí.

GW170817, následky kolize

Obrázek naznačuje jak by mohl vypadat slupka obklopující následky kolize neutronových hvězd a proudy, které z místa vychází.

Image credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Pozorování události GW170817
Událost označená jako GW170817 byla zachycena detektory gravitačních vln LIGO a VIRGO v srpnu 2017. V následujících hodinách a dnech zachytilo na 70 observatoří po celém světě i na oběžné dráze záblesk radiace napříč spektrem vycházející ze stejného místa. Šlo o první případ tzv. multikanálové astronomie, kdy bylo pozorování v elektromagnetickém spektru doprovázeno také gravitačními vlnami, které se vesmírem šíří odlišným principem.

Pozorovaná událost byla podle vědců způsobena dvěma neutronovými hvězdami, které kolem sebe vzájemně rotovaly velkou rychlostí a postupně se přibližovaly. Nejintenzivnější gravitační vlny vznikly v momentě, kdy se obě hvězdy setkaly. V tu chvíli vznikla také kilonova - velmi zářivá exploze, která byla s několikahodinovým zpožděním zachycena také běžnými observatořemi. Během této kilonovy vzniklo množství těžkých prvků a podle odhadů také zlato a platina o hmotnosti 10 Zemí.

1,7 sekundy po gravitačních vlnách byl pozorován krátký záblesk gama záření vesmírnými observatořemi INTEGRAL a Fermi. Vědci už dříve uvažovali, že podobně krátké záblesky gama záření mohou být způsobeny kolizí neutronových hvězd, což se v tomto případě potvrdilo. Po jedenácti hodinách byl nalezen zdroj záření také ve viditelné části elektromagnetického spektra. Po 15 hodinách bylo detekováno záření ultrafialové, po devíti dnech potom rentgenové a po více než dvou týdnech také rádiové vlny.

Následky kolize neutronových hvězd
Následná pozorování naznačují, že po kolizi neutronových hvězd došlo ke vzniku hypermasivní neutronové hvězdy. Doposud však není zřejmé, zda zkolabovala do černé díry nebo existuje doteď.

Od prosince 2017 do března 2019 pozoroval místo události také teleskop Hubble. Při posledním měření z konce března tohoto roku se ukázalo, že dosvit kolize už zcela zmizel a je tak možné oddělit běžné záření od záření způsobeného událostí GW170817. Vědci totiž potřebovali znát běžné záření domácí galaxie události NGC 4993, které se mísilo se zářením z kolize.

Na 10 snímcích z Hubblova teleskopu jsou tak zachyceny následky kilonovy, které postupně utichají. Výsledek podporuje dřívější teoretické predikce vědců pro kolizi neutronových hvězd, při které měly vzniknout proudy intenzivní radiace. Právě u této události byl zřejmě takový proud poprvé detekovaný, i když nemířil přímo na Zemi. Podle vědců byl od Země odchýlen o 30°.

Gravitační vlny, vybrané detekce

Některé z detekovaných událostí gravitačních vln prostřednictvím observatoří LIGO a Virgo.

  

    
Událost
    
Datum
    
Výsledný objekt
    
Hmotnost
(hmotnost Slunce)
    
Poznámka
  
  

    
GW150914
    
2015-09-14
    
Černá díra
    
62
    
První detekce gravitačních vln
  
  

    
GW170608
    
2017-06-08
    
Černá díra
    
18
    
Kolize nejmenších černých děr (10,9 a 7,6 hmotností Slunce)
  
  

    
GW170729
    
2017-07-29
    
Černá díra
    
80
    
Do roku 2017 největší výsledná černá díra z kolize detekované prostřednictvím gravitačních vln
  
  

    
GW170814
    
2017-08-14
    
Černá díra
    
53
    
První změřená polarizace
  
  

    
GW170817
    
2017-08-17
    
Neutronová hvězda
    
2,74
    
První pozorovaná kolize neutronových hvězd
  
  

    
GW190425
    
2019-04-24
    
neznámo
    
?
    
Druhá pozorovaná kolize neutronových hvězd, není zřejmé, co bylo jejím výsledkem
  
  

    
GW190521
    
2019-05-21
    
Černá díra
    
142
    
Nejtěžší známá černá díra detekovaná prostřednictvím gravitačních vln, zároveň nejtěžší původní objekty
  
  

    
GW190814
    
2019-08-14
    
Černá díra
    
>5
    
Nezvyklá kolize, ve které měl jeden z objektů 2,5násobek hmotnosti Slunce. To je příliš na neutronovou hvězdu a málo na černou díru.
  
  

    
GW200105
S200105ae
    
2020-01-05
    
Černá díra
    
>10,4
    
První potvrzená detekce kolize černé díry s neutronovou hvězdou
  
  

    
GW200115
    
2020-01-15
    
Černá díra
    
>7,8
    
Druhá potvrzená detekce kolize černé díry s neutronovou hvězdou