GW170817 — первый зарегистрированный гравитационно-волновой всплеск , произошедший в результате слияния двух нейтронных звёзд . Зарегистрирован 17 августа 2017 года в 12:41:04,4 UTC всеми тремя лазерно-интерферометрическими гравитационно-волновыми детекторами детекторной сети LIGO - Virgo . Про обнаружение этого события было официально объявлено 16 октября 2017 года в совместном пресс-релизе коллабораций LIGO Scientific Collaboration и Virgo Collaboration ; одновременно вышла совместная статья коллабораций в Physical Review Letters .

История

С вводом в строй 1 августа 2017 года обсерватории Virgo, расположенной вблизи итальянского города Пиза, количество гравитационных детекторов достигло трёх, и появилась возможность установить координаты гравитационного сигнала более точно. 14 августа впервые в истории все три детектора зафиксировали гравитационный сигнал от слияния чёрных дыр, получивший обозначение GW170814 , источник которого был определён значительно точнее тех, что были ранее. Следующий сигнал, получивший позднее название GW170817, все три гравитационных детектора совместно зафиксировали 17 августа .

Обнаружение сигнала

Сигнал имел продолжительность около 100 секунд (с момента, когда он достиг частоты 24 Гц, и до его окончания). Он был ассоциирован с независимо наблюдавшимся коротким гамма-всплеском GRB 170817A , который произошёл через 1,74 ± 0,05 с после максимума гравитационно-волнового всплеска (гамма-всплеск наблюдался космическими обсерваториями Fermi и INTEGRAL ), а также с наблюдавшимся оптическим и рентгеновским послесвечением. Источник электромагнитного сигнала находился в галактике NGC 4993 ( созвездие Гидры ). Наблюдение сигнала GW170817 сразу тремя детекторами позволило определить направление на его источник; локализация источника определена внутри области на небесной сфере в телесном угле 28 квадратных градусов (с доверительной вероятностью 90 %). Источник гамма-всплеска находится внутри этой области .

Поиск в электромагнитном диапазоне

Исходя из данных о задержке между моментами прихода сигнала на Fermi и INTEGRAL удалось значительно улучшить локализацию источника гамма-лучей. При этом выяснилось, что время и область гамма-всплеска совпадают с направлением на источник гравитационных волн, полученных коллаборацией LIGO/Virgo. Дальнейший поиск и анализ информации от других детекторов позволили локализовать область пришедших гравитационных волн и далее, получив эту информацию, телескопы по всей Земле настроились на поиск следов слияния в различных диапазонах электромагнитных волн .

LIGO/Virgo на основании данных гравитационно-волнового всплеска определили не только факт слияния двух нейтронных звёзд, что должно привести к сигналу в оптическом диапазоне, но и приблизительное расстояние до самой системы. Используя это и оценки координат источника, астрономы начали поиски его оптических проявлений с наступлением темноты в той области Земли, где находились обсерватории. Телескопы в Чили стали первыми, где спустя 10 часов после слияния стала видна область локализации всплеска, но при этом независимо друг от друга оптический компонент открыли 6 команд .

Последующие наблюдения

Поздне́е излучение удалось обнаружить в других диапазонах. Так, через 12,8 часа обсерваторией Джемини был обнаружен отклик в ближнем инфракрасном диапазоне. В ультрафиолетовом диапазоне сигнал был обнаружен космическими телескопами Swift и « Хаббл ». Также к наблюдениям подключились телескопы Pan-STARRS , Magellan и Subaru. В итоге на протяжении нескольких недель проводился почти непрерывный мониторинг источника .

Рентгеновский компонент был обнаружен лишь на 9-й день наблюдений телескопом « Чандра ». Также довольно долго астрономы не могли обнаружить отклик в радиодиапазоне . Исследователи связывают задержку с ориентацией направленного выброса вещества: выброс был направлен в другую сторону и эффекты, связанные с разлетающейся оболочкой, проявились гораздо позже. Предпринимались попытки обнаружить связанные со слиянием нейтронных звёзд нейтрино , однако они не увенчались успехом .

Астрономическое происхождение

Из анализа сигнала получена информация о параметрах источника. Общая масса системы составляет от 2,7 до 3,3 массы Солнца ( M _⊙ ), более 0,025 M _⊙ при слиянии превратилось в энергию гравитационных волн. Расстояние до источника составляет 40 +8
−14 мега парсек (130 млн световых лет ). В результате слияния образовалась либо чёрная дыра , либо нейтронная звезда .

Научные результаты

Благодаря практически одновременному наблюдению гравитационно-волнового и электромагнитного сигнала впервые установлены прямые ограничения на отклонение скорости гравитационных волн от скорости света . Если такое отклонение существует, оно лежит в пределах от −3×10 ⁻¹⁵ до +0,7×10 ⁻¹⁵ , то есть совместимо с нулём в пределах погрешности . Были также уточнены ограничения на нарушение лоренц-инвариантности и с использованием эффекта Шапиро проверен принцип эквивалентности . Была подтверждена модель слияния нейтронных звёзд как источника коротких гамма-всплесков .

В результате слияния нейтронных звёзд в космос были выброшены атомы тяжёлых элементов — золота, урана, платины и других. Астрономы полагают, что такие события — это главный источник этих элементов во Вселенной . На Земле в течение нескольких дней регистрировалось излучение от источника в различных диапазонах, и полученные данные совпали с теоретическими предсказаниями для подобного слияния .

Были получены более точные ограничения на максимально возможную массу невращающейся нейтронной звезды .

Также была получена оценка размерности пространства-времени нашей Вселенной ${\displaystyle 4\pm 0,1}$ и оценка нижней границы времени жизни гравитона — ${\displaystyle 4,5*10^{8}}$ лет .

См. также

• Гравитационно-волновая астрономия
• Открытие гравитационных волн

Примечания

Ссылки

• (англ.) . LIGO .
• (англ.) .