Először sikerült kutatóknak közvetlenül észlelniük neutroncsillag-összeolvadásból származó gravitációs hullámokat az amerikai lézer interferométeres gravitációshullám-vizsgáló obszervatórium (LIGO) és olaszországi párja, a VIRGO detektoraival, az ütközést kísérő fényjelenséget is megtudták figyelni mintegy 70 földi és űrtávcsővel.
Az augusztus 17-én magyar idő szerint 14 óra 41 perckor észlelt kozmikus jelenség viszonylag közel, a Földtől nagyjából 130 millió fényévnyire következett be. A két, mintegy 1,1 és 1,6 naptömegű neutroncsillag nagyjából 300 kilométerre megközelítette egymást, majd egyre gyorsulva, spirális pályán összeütközött, miközben mintegy 100 másodpercen keresztül gravitációs hullámjeleket keltettek – olvasható a LIGO honlapján.
A neutroncsillagok kisméretű, nagyjából 20 kilométer átmérőjű, rendkívül sűrű égitestek, amelyek a szupernóva-robbanást követően maradnak vissza. A mostani az első alkalom, amikor a tudósok egy kozmikus jelenséget a gravitációs hullámjelek mellett elektromágneses sugárzás formájában is képesek voltak megfigyelni. A gravitációs hullámok után két másodperccel ért el a Földre az ütközés nyomán felszabadult gammasugárzás, amelynek rövid és gyenge jelét a Fermi és az Integral űrtávcsövek észlelték.
Mindez a többcsatornás csillagászat korszakának kezdetét jelölheti, amikor egyazon eseményről két fizikailag teljesen különböző méréssel is információhoz juthatnak a tudósok. A gammakitörés jeleinek két másodperces késése a gravitációs hullámokhoz képest Albert Einstein egy újabb jóslatát is igazolja, mivel bizonyítékot jelent arra, hogy a gravitációs hullámok valóban fénysebességgel terjednek.
A neutroncsillag-összeolvadást kísérő fényjelenségek részletes vizsgálatához szükség volt a forrásgalaxis pontos meghatározására. A két LIGO detektor adatai alapján a neutroncsillagok helyzetét 190 négyzetfoknyi területre sikerült behatárolni, az Olaszországban működő VIRGO detektor adataival a gravitációs hullám forrásának helyzetét tovább lehetett pontosítani az eredeti terület 14,7 százalékára. Egy ekkora szögtartományon belül nagyjából 130 millió fényév távolságra azonban több galaxis is lehetett volna a jelek forrása.
A helyszín gyors azonosításában a Frei Zsolt Széchenyi-díjas asztrofizikus és kutatócsoportja – Bécsy Bence, Dálya Gergely, Frei Zsolt és Raffai Péter – által összeállított, mintegy 2,5 millió galaxist tartalmazó katalógus, a Glade is segített a tudósokat. Az Eötvös Loránd Tudományegyetemen (ELTE) működő magyar kutatócsoport volt az első, amely a gravitációshullám-forráshoz azonosított égterület és becsült forrástávolság alapján közzétette a lehetséges forrásgalaxisok listáját – olvasható a Magyar Tudományos Akadémia MTI-hez eljuttatott közleményében.
A jelenséget követően 34 csoport kezdte el keresni a neutroncsillag-összeolvadás elektromágneses jeleit, többen az ELTE galaxiskatalógusát használták iránymutatásul. Közéjük tarozott az elsőként sikerrel járó a Chilében lévő Las Campanas Obszervatórium is, amely egy egyméteres Swope teleszkópjával lelt rá a keresett fényjelenségre. Eredményeik szerint a GW170817 jelű gravitációs hullámjel után közvetlenül észlelt gammakitörés a Hydra vagy más néven Északi Vízikígyó csillagképben elhelyezkedő NGC 4993 jelű galaxisból származik.
A gravitációs hullámjelek észlelése után mintegy 70 földi obszervatórium és űrtávcső – köztük az amerikai Gemini obszervatórium, az európai VLT teleszkóp és a Hubble űrteleszkóp – fordult rá a jelenségre, így az ütközést követő napokban és hetekben más elektromágneses jeleket – köztük röntgen-, ultraibolya-, optikai-, infravörös- és rádióhullámokat – is sikerült észlelni. A későbbi mérésekből a csillagászok különféle nehéz elemek, például arany és platina jelenlétét mutatták ki, ami azért fontos, mert bizonyossá vált, hogy legalább részben ilyen ütközések hozhatták létre és szórhatták szét az űrben a vasnál nehezebb kémiai elemeket.
A tudósok a legújabb gravitációshullám-észlelést használták arra is, hogy ellenőrizzék a világegyetem tágulásának ütemét leíró Hubble-állandó értékét, amelynek meghatározására mindeddig csak elektromágneses megfigyelések adtak módot. Az új módszerrel kapott érték az eredmények szerint összhangban volt a korábbi számításokkal az MTA közleményébe szerint.
A ritka esemény átformálhatja az univerzum működésével kapcsolatos gondolkodásunkat – mondta France A. Córdova, az amerikai hullámdetektort üzemeltető National Science Foundation igazgatója a világszerte 1200 kutatót felölelő LIGO nemzetközi együttműködés honlapja szerint.
A háttérszámítások szerint “egy ilyen erősségű neutroncsillag-összeolvadás kevesebb mint egyszer fordul elő 80 ezer évente” – hangsúlyozta Laura Cadonati, a Georgia Műszaki Egyetem fizikaprofesszora. A tudós szerint “az észlelésre az egyik leginkább tanulmányozott asztrofizikai jelenségként fog emlékezni a történelem”. A felfedezés eredményeit a Physical Review Letters című folyóirat legfrissebb száma közölte.
LIGO, MTA, MTI
