• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Spitzer infraröda observationer av en gravitationsvågkälla - en sammanslagning av binär neutronstjärna

    Den infraröda IRAC-bilden av emissionen vid 4,5 mikron från sammanslagning av två neutronstjärnor som först upptäcktes av gravitationsvågsdetektorer. Bilden togs 43 dagar efter sammanslagningen. Efter sofistikerad bearbetning för att ta bort det mesta av ett mycket ljust föremål i närheten, sammanslagningskällan syns tydligt uppe till vänster, markerad med rött. Kredit:NASA/Spitzer/SAO Villar et al., 2018

    GW170817 är namnet på en gravitationsvågssignal som sågs av LIGO- och Jungfrudetektorerna den 17 augusti 2017. Varar i cirka 100 sekunder, signalen producerades genom sammanslagning av två neutronstjärnor. Observationen bekräftades sedan - första gången detta har hänt för gravitationsvågor - genom observationer med ljusvågor:de föregående fem detekteringarna av sammanslagna svarta hål hade inte (och förväntades inte ha) några detekterbara elektromagnetiska signaler. Ljuset från neutronstjärnans sammanslagning produceras av det radioaktiva sönderfallet av atomkärnor som skapas i händelsen. (Neutronstjärnefusioner gör mer än att bara producera optiskt ljus, förresten:de är också ansvariga för att göra det mesta av guldet i universum.) Många markbaserade optiska observationer av sammanslagningen drog slutsatsen att de sönderfallande atomkärnorna delas in i minst två grupper, en snabbt utvecklande och snabbrörlig som består av element som är mindre massiva än element i Lanthanide-serien, och en som utvecklas långsammare och domineras av tyngre element.

    Tio dagar efter sammanslagningen, kontinuumemissionen nådde en topp vid infraröda våglängder med en temperatur på cirka 1300 kelvin, och fortsatte att svalna och dämpa. Infrared Array Camera (IRAC) på Spitzer Space Telescope observerade området runt GW170817 i 3,9 timmar i tre epoker 43, 74 och 264 dagar efter evenemanget (SAO är hemma för IRAC PI Fazio och hans team). Formen och utvecklingen av utsläppet speglar de fysiska processerna i arbetet, till exempel, andelen tunga grundämnen i utstötningen eller koldammets möjliga roll. Att spåra flödet över tid gör det möjligt för astronomerna att förfina sina modeller och förstå vad som händer när neutronstjärnor smälter samman.

    Ett team av CfA-astronomer, Victoria Villar, Philip Cowperthwaite, Edo Berger, Peter Blanchard, Sebastian Gomez, Kate Alexander, Tarraneh Eftekhari, Giovanni Fazio, James Guillochon, Joe Hora, Matthew Nicholl, och Peter Williams och två kollegor deltog i ett försök att mäta och tolka de infraröda observationerna. Källan var extremt svag och ligger dessutom nära en mycket ljus punktkälla. Genom att använda en ny algoritm för att förbereda och subtrahera IRAC-bilderna för att eliminera objekten med konstant ljusstyrka, teamet kunde se fusionskällan tydligt under de två första epokerna, även om den var svagare än vad modellerna förutspådde med mer än ungefär en faktor två. Den hade mörknat oupptäckt vid den tredje epoken. Men graden av dämpning och de infraröda färgerna överensstämmer med modellerna; vid dessa epoker hade materialet svalnat till ca 1200 kelvin. Teamet föreslår flera möjliga orsaker till den överraskande svimningen, inklusive eventuell omvandling av ejecta till en nebulös fas och noterar att den nya datamängden kommer att hjälpa till att förfina modellerna.

    Forskarna avslutar med att betona att framtida upptäckter av binära stjärnsammanslagningar (en förbättrad LISA kommer att börja observeras igen 2019) på samma sätt kommer att dra nytta av infraröda observationer, och att karakteriseringen av det infraröda kommer att möjliggöra mer exakt bestämning av de nukleära sönderfallsprocesserna som pågår. Deras nuvarande tidning, dessutom, visar att Spitzer borde kunna upptäcka binära sammanslagningar så långt bort som fyrahundra miljoner ljusår, om det avstånd som den förbättrade LISA ska kunna sondera.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com