Kira-kira 130 juta tahun yang lalu, di galaksi yang jauh, dua bintang neutron bertembung. Peristiwa ini kini merupakan pemerhatian ke-5 gelombang graviti oleh kerjasama Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO) dan Virgo, dan yang pertama dikesan tidak disebabkan oleh perlanggaran dua lubang hitam.
Tetapi acara ini - yang disebut kilonova - menghasilkan sesuatu yang lain juga: cahaya, merentasi pelbagai panjang gelombang.
Buat pertama kalinya dalam sejarah, fenomena astronomi pertama kali diperhatikan melalui gelombang graviti dan kemudian dilihat dengan teleskop. Dalam usaha yang sangat kolaboratif, lebih daripada 3,500 ahli astronomi menggunakan 100 instrumen di lebih daripada 70 teleskop di seluruh dunia dan di angkasa bekerja dengan ahli fizik dari kerjasama LIGO dan Virgo.
Para saintis menyebutnya sebagai "astronomi multimessenger."
"Bersama-sama, semua pemerhatian ini lebih besar daripada jumlah bahagiannya," kata Laura Cadonati, Timbalan Jurucakap LIGO pada taklimat hari ini. "Kami sekarang belajar tentang fisika alam semesta, tentang unsur-unsur yang kita buat, dengan cara yang belum pernah dilakukan oleh siapa pun."
"Ini akan memberi kita gambaran tentang bagaimana ledakan supernova berfungsi, bagaimana emas dan unsur berat lainnya diciptakan, bagaimana inti dalam tubuh kita berfungsi dan bahkan seberapa cepat alam semesta berkembang," kata Manuela Campanelli, dari Institut Teknologi Rochester. "Astronomi multimessenger menunjukkan bagaimana kita dapat menggabungkan cara lama dengan yang baru. Ini telah mengubah cara astronomi dilakukan. "
Bintang-bintang Neutron adalah inti sisa-sisa bintang besar yang sudah lama dihancurkan sebagai supernova. Kedua-dua bintang, terletak berdekatan satu sama lain di galaksi bernama NGC 4993, bermula antara 8-20 kali jisim matahari kita. Kemudian dengan supernova mereka, masing-masing mengembun dengan diameter sekitar 10 batu, seukuran sebuah kota. Ini adalah bintang yang terdiri sepenuhnya dari neutron dan berada di antara bintang normal dan lubang hitam dalam ukuran dan ketumpatan - hanya satu sendok teh bahan bintang neutron dengan berat 1 bilion tan.
Mereka berputar satu sama lain dalam tarian kosmik sehingga graviti bersama menyebabkan mereka bertembung. Pertembungan itu menghasilkan bola api berkadar astronomi dan kesan peristiwa itu tiba di Bumi 130 juta tahun kemudian.
"Walaupun peristiwa ini berlaku 130 juta tahun yang lalu, kami hanya mengetahui tentang hal ini di Bumi pada 17 Ogos 2017, tepat sebelum gerhana matahari," kata Andy Howell dari Observatorium Las Cumbres, berbicara pada taklimat media hari ini. "Kami menyimpan rahsia ini sepanjang masa dan kami akan menghancurkan!"
Pada 8:41 pagi EDT, LIGO dan Virgo merasakan gegaran awal riak ruang masa, gelombang graviti. Hanya dua saat kemudian, kilatan sinar gamma yang terang dikesan oleh teleskop angkasa Fermi NASA. Ini memungkinkan para penyelidik dengan cepat menentukan arah dari mana gelombang datang.
Diingatkan oleh Telegram Astronom, ribuan ahli astronomi di seluruh dunia bergegas untuk membuat pemerhatian dan mula mengumpulkan data tambahan dari penggabungan bintang neutron.
Animasi ini menunjukkan bagaimana teleskop LIGO, Virgo, dan ruang angkasa dan darat memperbesar lokasi gelombang graviti yang dikesan pada 17 Ogos 2017 oleh LIGO dan Virgo. Dengan menggabungkan data dari misi ruang angkasa Fermi dan Integral dengan data dari LIGO dan Virgo, para saintis dapat mengurung sumber gelombang ke tambalan langit 30-persegi. Teleskop cahaya kelihatan mencari sebilangan besar galaksi di wilayah itu, akhirnya menunjukkan NGC 4993 menjadi sumber gelombang graviti. (Acara ini kemudian ditetapkan sebagai GW170817.)
"Acara ini mempunyai penyetempatan langit yang paling tepat dari semua gelombang graviti yang terdeteksi sejauh ini," kata Jo van den Brand, jurucakap kolaborasi Virgo, dalam satu kenyataan. "Ketepatan rekod ini membolehkan para astronom melakukan pemerhatian susulan yang membawa kepada banyak hasil yang menakjubkan."
Ini memberikan bukti nyata pertama bahawa gelombang cahaya dan graviti bergerak pada kelajuan yang sama - hampir dengan kelajuan cahaya - seperti yang diramalkan Einstein.
Observatori dari yang sangat kecil hingga yang paling terkenal terlibat, dengan cepat membuat pemerhatian. Walaupun pada mulanya cerah, acara itu pudar dalam masa kurang dari 6 hari. Howell mengatakan cahaya yang diperhatikan adalah 2 juta kali lebih terang daripada Matahari selama beberapa jam pertama, tetapi kemudian memudar selama beberapa hari.
Kamera Tenaga Gelap (DECam), yang dipasang di Teleskop Blanco 4-meter di Cerro Tololo Inter-American Observatory di Chili Andes adalah salah satu instrumen yang membantu melokalisasi sumber acara.
"Tantangan yang kami hadapi setiap kali kolaborasi LIGO mengeluarkan pencetus pemerhatian baru adalah bagaimana kita mencari sumber yang cepat pudar, mungkin samar-samar, dan terletak di suatu tempat di sana," kata Marcelle Soares-Santos , dari Universiti Brandeis pada taklimat tersebut. Dia adalah pengarang pertama di kertas yang menerangkan isyarat optik yang berkaitan dengan gelombang graviti. "Ini adalah cabaran klasik untuk mencari jarum di tumpukan jerami dengan komplikasi tambahan bahawa jarum jauh dan tumpukan jerami bergerak."
Dengan DECam, mereka dengan cepat dapat menentukan galaksi sumber, dan mengesampingkan 1,500 calon lain yang hadir di tumpukan jerami itu.
“Perkara-perkara yang kelihatan seperti‘ jarum ’ini sangat biasa, jadi kita perlu memastikan yang betul. Hari ini, kita pasti ada, ”tambah Soares-Santos.
Di jabatan yang sangat kecil, teleskop robotik kecil berukuran 16 inci yang disebut PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring and Polarimetry Telescope) - yang digambarkan oleh astronom David Sand dari University of Arizona pada "pada dasarnya teleskop amatur yang ditambah", juga membantu menentukan sumber. Sand mengatakan ini membuktikan bahawa bahkan teleskop kecil dapat memainkan gulungan dalam astronomi multimessenger.
Yang terkenal diketuai oleh Hubble dan beberapa pemerhati ruang angkasa NASA dan ESA yang lain, seperti misi Swift, Chandra dan Spitzer. Hubble menangkap gambar galaksi dalam cahaya yang dapat dilihat dan inframerah, menyaksikan objek terang baru dalam NGC 4993 yang lebih terang daripada nova tetapi lebih samar daripada supernova. Gambar menunjukkan bahawa objek tersebut memudar dengan ketara selama enam hari pemerhatian Hubble. Dengan menggunakan kemampuan spektroskopi Hubble, pasukan juga menemui petunjuk bahan dikeluarkan oleh kilonova secepat seperlima kelajuan cahaya.
"Ini adalah penukar permainan untuk astrofizik," kata Howell. "Seratus tahun selepas Einstein berteori gelombang graviti, kami telah melihatnya dan mengesannya kembali ke sumber mereka untuk mencari letupan dengan fizik baru seperti yang kita impikan sebelumnya."
Berikut adalah beberapa gambaran mengenai acara tunggal ini yang dibuat, menggunakan astronomi multimessenger:
* Sinar gamma: Kilatan cahaya ini sekarang pasti dikaitkan dengan penggabungan bintang neutron dan akan membantu para saintis mengetahui bagaimana letupan supernova berfungsi, jelas Richard O'Shaughnessy, juga dari Rochester Institute of Technology dan anggota pasukan LIGO. "Pengukuran sinar gamma awal, digabungkan dengan pengesanan gelombang graviti, selanjutnya mengesahkan teori relativiti umum Einstein, yang meramalkan bahawa gelombang graviti harus bergerak pada kelajuan cahaya," katanya.
* Sumber emas dan platinum: "Pemerhatian ini menunjukkan cap jari langsung dari elemen terberat dalam jadual berkala," kata Edo Berger, dari Pusat Astrofizik Harvard Smithsonian, ketika berbicara pada taklimat itu. "Pertembungan dua bintang neutron menghasilkan 10 kali jisim Bumi dalam emas dan platinum sahaja. Fikirkan bagaimana bahan-bahan ini keluar dari acara ini, mereka akhirnya bergabung dengan unsur-unsur lain untuk membentuk bintang, planet, kehidupan ... dan perhiasan. "
Berger menambahkan perkara lain yang perlu difikirkan: letupan supernova asal bintang-bintang ini menghasilkan semua unsur berat hingga besi dan nikel. Kemudian dalam kilonova dalam sistem yang satu ini, kita dapat melihat sejarah lengkap bagaimana jadual berkala elemen berat muncul.
Howell mengatakan bahawa apabila anda memisahkan tanda tangan elemen berat menjadi spektrum, anda membuat pelangi. "Jadi sebenarnya ada periuk emas di hujung pelangi, sekurang-kurangnya pelangi kilonova," dia bergurau.
* Astronomi fizik nuklear: "Akhirnya, lebih banyak pemerhatian seperti penemuan ini akan memberitahu kita bagaimana inti dalam badan kita berfungsi," kata O'Shaughnessy. "Kesan graviti pada bintang neutron akan memberitahu kita bagaimana bola neutron besar berkelakuan, dan, sebagai kesimpulan, bola kecil neutron dan proton - barang di dalam badan kita yang membentuk sebahagian besar jisim kita"; dan
* Kosmologi: - "Para saintis sekarang dapat mengukur secara independen seberapa cepat alam semesta berkembang dengan membandingkan jarak ke galaksi yang berisi cahaya terang dan jarak yang disimpulkan dari pemerhatian gelombang gravitasi kami," kata O'Shaughnessy.
"Kemampuan untuk mempelajari peristiwa yang sama dengan gelombang gravitasi dan cahaya adalah revolusi nyata dalam astronomi," kata ahli astronomi Tony Piro dari CfA. "Kita sekarang dapat mempelajari alam semesta dengan probe yang sama sekali berbeda, yang mengajarkan hal-hal yang tidak pernah dapat kita ketahui hanya dengan satu atau yang lain."
"Bagi saya, apa yang membuat acara ini begitu mengagumkan adalah bukan sahaja kita mengesan gelombang graviti, tetapi kita juga melihat cahaya melintasi spektrum elektromagnetik, yang dilihat oleh 70 pemerhati di seluruh dunia," kata David Reitz, jurucakap saintifik LIGO, di akhbar hari ini taklimat. "Ini adalah kali pertama kosmos memberikan filem yang serupa dengan suara. Video tersebut adalah astronomi pemerhatian di pelbagai panjang gelombang dan suaranya adalah gelombang graviti. "
Sumber: Balai Cerap Las Cumbres, Teleskop Angkasa Hubble, Institut Teknologi Rochester, Kilonova.org, CfA ,, taklimat akhbar.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 9:12 - 8.4MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (Tempoh: 9:12 - 74.5MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
