Program tanggap cepat untuk mengeksplorasi penggabungan bintang neutron ganda

THE MARS UNDERGROUND [HD] Full Movie (Juni 2019).

Anonim

Dua tahun yang lalu, para ilmuwan dari Laser Interferometer Observatorium Gelombang Gravitasi (LIGO) mendeteksi gelombang gravitasi untuk pertama kalinya, membuktikan teori relativitas Einstein dan prediksinya tentang keberadaan mereka. Gelombang dipicu oleh dua lubang hitam yang bertabrakan.

Pada 17 Agustus 2017, LIGO dan detektor Virgo Perancis-Italia mengamati kelas baru sinyal gelombang gravitasi: penggabungan bintang neutron biner. Penggabungan dan peredaran cahaya ini dipelajari oleh teleskop yang mencakup seluruh spektrum elektromagnetik dari sinar gamma ke gelombang radio.

Kepentingan mendasar baik fisikawan dan astronom, pengamatan gelombang gravitasi telah mengantar era baru sains. Bahkan, begitu banyak makalah ilmiah tentang penggabungan bintang neutron yang diterbitkan dalam satu hari bahwa para peneliti menciptakan indeks online untuk melacak mereka.

Sekarang, kurang dari dua bulan setelah deteksi pertama bintang-bintang neutron yang bertabrakan, UC Santa Barbara's Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) mengadakan program tanggapan cepat bagi para ilmuwan dari seluruh dunia, yang secara langsung didukung oleh Yayasan Kavli. Lebih dari 75 fisikawan dan astronom membahas astrofisika penggabungan bintang neutron dan mendengarkan lusinan presentasi yang menyelidiki rincian peristiwa perubahan-permainan terbaru ini.

"Maksud dari 'GW170817: The First Double Neutron Star Merger' adalah untuk memperluas kesadaran akan hasil yang dihasilkan oleh kolaborasi besar yang membuat penemuan-penemuan menarik ini, " kata direktur KITP, Lars Bildsten. "KITP menyediakan tempat bagi para ilmuwan yang tertarik tidak hanya untuk mengambil sejumlah besar data yang dihasilkan oleh peristiwa terbaru tetapi juga untuk mendorong interpretasi data itu."

Sinyal gelombang gravitasi Agustus menghasilkan pengukuran jarak pertama ke galaksi terdekat dari penggabungan dua bintang neutron dan menjelajahi persamaan keadaan materi pada kepadatan super-nuklir. Bidang studi lain juga muncul dari banyaknya gelombang gravitasi dan data elektromagnetik, termasuk pembentukan unsur berat serta ledakan sinar gamma dan sinyal elektromagnetik lainnya yang mengikuti penggabungan bintang neutron.

Asal-usul kosmik unsur-unsur yang lebih berat dari besi telah menjadi bahan perdebatan. Meskipun model teoritis menunjukkan bahwa materi yang dikeluarkan dalam penggabungan bintang neutron dapat terbentuk menjadi emas dan platinum dalam proses yang dikenal sebagai pengambilan neutron cepat (r-proses) nukleosintesis, acara terbaru ini memberikan pengamatan langsung yang solid.

"Selama bertahun-tahun, orang telah mencoba untuk mempelajari bagaimana unsur-unsur terberat terbentuk dengan melihat jejak sisa-sisa fosil dari unsur-unsur di matahari atau di meteorit, " jelas astrofisikawan UC Berkeley Daniel Kasen, koordinator program KITP. "Akhirnya, dengan kejadian ini kami memiliki sampel murni dari unsur-unsur berat yang dikeluarkan dari penggabungan bintang neutron dan kami dapat menyelidikinya secara langsung, secara observasi, dengan melihat cahaya dari cahaya radioaktif dari unsur-unsur berat itu."

Selama beberapa tahun, fisikawan dan astronom — banyak yang menghadiri program KITP yang lebih lama dengan topik serupa pada tahun 2012 — telah memodelkan seperti apa rupa penggabungan bintang neutron ganda. Ternyata banyak model dari fenomena yang sangat rumit ini benar-benar tidak akurat.

"Gelombang gravitasi memberi tahu kita bahwa ini adalah bintang neutron dan pengamatan elektromagnetik memberitahu kita tentang spektrum peluruhan radioaktif yang menghasilkan unsur-unsur proses-r, " kata Duncan Brown, Charles Brightman Pengajar Fisika di Universitas Syracuse dan koordinator utama program respon cepat KITP. "Kalian menggabungkan keduanya dan mereka melengkapi pengetahuan kami tentang asal-usul tabel periodik."

Topik hangat lainnya dari program ini adalah mitra elektromagnetik untuk penggabungan bintang neutron. Ledakan sinar gamma memacu gelombang gravitasi 130 juta tahun cahaya melalui alam semesta untuk diamati di Bumi hanya dua detik terpisah. Hal ini menunjukkan bahwa penggabungan bintang neutron adalah sumber pancaran sinar gamma yang sudah lama dicari. Hal ini juga menunjukkan bahwa pada akurasi yang sangat tinggi, kecepatan gravitasi dan kecepatan cahaya adalah sama, yang, menurut Brown, mengesampingkan kelas besar dari teori gravitasi yang dimodifikasi.

"Apa yang mengejutkan saya adalah diskusi tentang kemungkinan mekanisme emisi pancaran sinar gamma, " kata Brown. "Dalam astronomi gelombang gravitasi, teori ini sudah 50 tahun lebih awal dari pengamatan, sedangkan sisi elektromagnetik adalah sebaliknya; pengamatannya 50 tahun lebih awal dari teori. Ini akan menarik untuk melihat bagaimana hal ini berevolusi."

Fisikawan dan astronom akan memiliki kesempatan lain untuk mengeksplorasi ilmu gelombang gravitasi dalam program KITP masa depan yang dijadwalkan untuk 2019. "Era Baru Fisika Gelombang Gravitasi dan Astrofisika" akan menyatukan sekelompok besar ahli untuk membahas astrofisika dan fisika dasar yang dapat dipelajari dari pengamatan yang tersedia pada waktu itu, yang diharapkan akan menjadi besar.

LIGO dan Virgo memperbarui instrumentasi mereka dengan harapan bahwa ketika mereka kembali online pada musim gugur 2018 dengan peningkatan sensitivitas, upaya mereka akan menghasilkan pengamatan tambahan sinyal gelombang gravitasi, mungkin dari sumber lain.

"Mereka tidak akan sama dalam massa atau berputar dan mungkin kita akan melihat lubang hitam dan bintang neutron bertabrakan satu sama lain, " kata Brown. "Ini benar-benar hanya awal dari upaya global untuk menggunakan tabrakan ini untuk mempelajari fisika dasar, astrofisika, dan evolusi bintang."

menu
menu