În august 2017, Laser Interferometru Gravitational-Wave Observatory (LIGO) a detectat undele despre care se credea că sunt cauzate de o fuziune cu stele de neutroni. Acest eveniment „kilonova”, cunoscut sub numele de GW170817, a fost primul eveniment astronomic detectat atât în unde gravitaționale cât și în electromagnetice - incluzând lumina vizibilă, razele gamma, razele X și undele radio.
În lunile care au urmat fuziunii, orbitarea și telescoapele la sol din întreaga lume au observat GW170817 pentru a vedea ce a rezultat din aceasta. Conform unui nou studiu realizat de o echipă internațională de astronomi, fuziunea a produs un jet îngust de material care și-a făcut loc în spațiul interstelar la viteze care se apropie de viteza luminii.
Studiul care descrie concluziile lor, intitulat „Mișcarea superluminală a unui jet relativist în fuziunea neutron-stea GW170817”, a apărut recent în jurnal Natură. Studiul a fost condus de Kunal Mooley, Jansky Research Fellow la Caltech și National Radio Astronomy Observatory (NRAO); Adam Deller, de la OzGrav și Swinburne Univeristy's Center for Astrophysics and Supercomputing; și Ore Gottlieb, doctorand la Universitatea Tel Aviv.
Lor li s-au alăturat membrii NRAO, Institutul Tehnologic din California (Caltech), Observatorul spațial Onsala, Universitatea ebraică din Ierusalim, Universitatea Tech Tech și Universitatea Princeton. De dragul studiului lor, echipa a combinat date de la Very Long Baseline Array (VLBA), NSF, Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) și Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT).
Folosind aceste date, au fost capabili să rezolve un mister de lungă durată despre fuziune, care a fost dacă a produs sau nu un jet de material care curge de pe poli. Oamenii de știință au bănuit că acesta a fost cazul, deoarece astfel de jeturi sunt necesare pentru a produce explozii de raze gamma care se crede că sunt cauzate de fuziunea perechilor de neutron-stele.
După ce a observat obiectul la 75 de zile de la fuziune și apoi din nou după 230 de zile, echipa a descoperit că o regiune de emisie radio din fuziune s-a mutat la viteze incredibile. Aceste observații nu pot fi explicate decât prin prezența unui jet puternic. După cum a explicat dr. Mooley într-un comunicat de presă NRAO:
„Am măsurat o mișcare aparentă care este de patru ori mai rapidă decât lumina. Această iluzie, numită mișcare superluminală, rezultă când jetul este îndreptat aproape către Pământ și materialul din jet se apropie de viteza luminii. ”
„Pe baza analizei noastre, acest jet este foarte îngust, la cel mult 5 grade lățime și a fost indicat la doar 20 de grade de direcția Pământului”, a adăugat Adam Deller. „Dar pentru a se potrivi cu observațiile noastre, materialul din jet trebuie, de asemenea, să explodeze spre exterior cu peste 97 la sută din viteza luminii.”
Din aceste date noi, a apărut un nou scenariu care explică ce s-a întâmplat după evenimentul kilonova. În esență, fuziunea a provocat o explozie care a propulsat spre exterior o coajă sferică de resturi. Între timp, stelele neutronice fuzionate s-au prăbușit pentru a forma o gaură neagră care a început să tragă material spre el. Acest lucru a dus la căderea materialului într-un disc care se învârte rapid în jurul găurii negre care a generat o pereche de jeturi tragând spre exterior de la poli.
După cum a subliniat Gregg Hallinan din Caltech, poziționarea avioanelor a fost foarte norocoasă. „Am avut norocul să putem observa acest eveniment, pentru că, dacă jetul ar fi fost îndreptat mult mai departe de Pământ, emisia radio ar fi fost prea slabă pentru noi pentru a detecta”, a spus el.
Datele din aceste ultime observații au arătat, de asemenea, că jetul interacționa cu coaja de deșeuri, care a format un „cocon” de material care se extinde spre exterior mai lent decât jeturile. Acest lucru a ajutat la rezolvarea unui alt mister, care a fost dacă sursele radio detectate au fost sau nu rezultatul interacțiunii cu coconul sau provenind din jetul de material. După cum a explicat Ore Gottlieb:
"Interpretarea noastră este că coconul a dominat emisiile radio până la aproximativ 60 de zile de la fuziune, iar ulterior, emisia a fost dominată prin jet."
Conform echipei de cercetare, acest studiu susține teoria că există o legătură între fuziunile stelelor de neutroni și exploziile cu raze gamma de scurtă durată. De asemenea, a demonstrat că jeturile trebuie să fie orientate relativ aproape de Pământ pentru a putea fi detectate de aceste observații de către observatoarele noastre. După cum a explicat Mooley:
Studiul nostru demonstrează că combinarea observațiilor de la VLBA, VLA și GBT este un mijloc puternic de a studia avioanele și fizica asociate cu evenimentele de unde gravitaționale.
În plus, observațiile acestor jeturi - care au fost efectuate în partea radio a spectrului - oferă informații noi și fascinante asupra acestui fenomen astronomic. În cele din urmă, aceasta este doar cea mai recentă surpriză cu care GW170817 le-a oferit astronomilor de la prima detectare.
