Ikki neytron yulduz toʻqnashadi

Ikki oʻlik yulduz qanday toʻqnashib, oltin yaratgani va 130 million yildan keyin Yerdan ham eshitilib, ham koʻringani

Qadamma-qadam

Ikki neytron yulduz

Har biri massiv yulduz yadrosi oʻta yangi yulduz portlashida qulaganda qolgan narsadir: Quyoshdan koʻproq massa shahar kattaligidagi sharga siqilgan va asosan neytronlardan iborat. Ularning tortishish kuchi shunchalik kuchliki, orqa tomonidagi yorugʻlik bizga tomon egiladi, shuning uchun ular aslidagidan taxminan chorak hissa kattaroq koʻrinadi.

Har biri oʻz oʻta yangi yulduz portlashida tugʻilgan, ammo ikkalasi bir-biriga bogʻliq boʻlib qolgan. Oʻshandan beri ularning orbitasi qisqarib kelmoqda va bu yerda ularga bir soatdan sal koʻproq vaqt qolgan. Ular Gidra yulduz turkumidagi NGC 4993 galaktikasida joylashgan.

Fazodagi toʻlqinlar

Aylanar ekan, ular fazoning oʻzini silkitadi. Gravitatsion toʻlqinlar yorugʻlik tezligida tarqalib, fazoni bir tomonga choʻzadi va boshqa tomonga siqadi, har aylanishda ikki marta.

Toʻlqinlar energiyani olib ketadi va bu energiya orbitadan olinadi, shuning uchun yulduzlar yaqinlashib, tezroq aylanadi. Neytron yulduzlar birinchi boʻlib qoʻshilishi eshitilgan qora tuynuklardan ancha yengil, shuning uchun ularning toʻlqinlari kuchsizroq, spirali esa ancha sekinroq.

Bu yerda toʻlqinlar orbita tekisligida chizilgan: fazo choʻzilgan joylar oltinrang, siqilgan joylar koʻk. Bu bosqichda ular soniyasiga olti marta koʻtarilib tushadi va har birining uzunligi taxminan 50 000 km, Yerning kengligidan toʻrt baravar koʻp.

Tobora tezroq

Vaqt tezlashtirilgan: keyingi bir soat ichida yulduzlar 1000 km dan 400 km gacha yaqinlashadi va soniyasiga 12 marta aylanishgacha tezlashadi. Endi ularning toʻlqinlari LIGO va Virgo eshita oladigan darajada tez.

Ular qanchalik yaqin boʻlsa, shunchalik tez harakatlanadi va toʻlqinlari shunchalik kuchli boʻladi, shuning uchun orbita tobora tezroq qisqaradi. Bu yerdan yulduzlarga 100 soniya qoldi va shu vaqt ichida ular yana deyarli 2000 marta aylanadi.

Toʻlqinlarning chastotasi orbitaning soniyadagi aylanishlar sonidan ikki baravar koʻp. Soniyasiga 24 tebranishda yulduzlar AQShdagi ikki LIGO detektori va Italiyadagi Virgo eshitish doirasiga kirdi; ular soniyasiga taxminan oʻntadan bir necha minggacha tebranadigan toʻlqinlarni ushlaydi.

Soʻnggi 100 soniya

Vaqt avval tezlashtirilgan, keyin sekinlashtirilgan: soʻnggi 100 soniyada yulduzlar 400 km masofadan deyarli tegishgacha yaqinlashadi, toʻlqinlar chastotasi esa soniyasiga 24 dan mingdan ortiqqa koʻtariladi.

LIGO va Virgo eshitgani shu: taxminan 100 soniya davomida minglab tebranish, tobora ingichka va kuchliroq; qora tuynuklar qoʻshilishi bergan soniyaning bir ulushidan ancha uzun chirp. Tovushga aylantirilsa, qush ovozidek koʻtariladi.

Uzun chirp yulduzlarni aniq tortish imkonini berdi. Chastota qanchalik tez koʻtarilishini belgilaydigan massalar birikmasi Quyosh massasining mingdan bir ulushi aniqligida 1,19 Quyosh massasi chiqdi; massalarning oʻzi kamroq aniq: yulduzlar ehtimol sekin aylansa, taxminan 1,46 va 1,27 Quyosh massasi.

Parchalandi

Taxminan 2000 marta sekinlashtirilgan: bir-birining tortishishidan choʻzilgan yulduzlar yorugʻlik tezligining 40 foizida tegishadi. Qalqish kuchlari ulardan modda qoʻllarini yulib oladi, ular yorugʻlik tezligining choragigacha tezlikda otilib chiqadi.

Har bir yulduzning yaqin tomoni uzoq tomoniga qaraganda boshqasi tomonidan kuchliroq tortiladi va soʻnggi aylanishlarda qalqish kuchlari ularni choʻzib yuboradi. Toʻqnashganda ularning tashqi qatlamlari yulinib, ikki egilgan qoʻl boʻlib otiladi, xuddi aylanayotgan bogʻ purkagichidan otilgan suvdek.

Ular uchrashgan joyda zarba moddani siqib, yuzlab milliard darajagacha qizdiradi va yana koʻproq modda otilib chiqadi, eng tezi qutblar tomon. Bu yerda aslida nima boʻlishi faqat superkompyuter simulyatsiyalaridan maʼlum va koʻrsatilgan shakllar ularga faqat taxminan mos keladi.

Uzoq yashash uchun juda ogʻir

Ikkalasi taxminan 2,7 Quyosh massali, soniyasiga yuzlab marta aylanadigan bitta yulduzga aylanadi. Oʻzini uzoq ushlab turish uchun juda ogʻir boʻlib, qoldiqlar diski bilan oʻralgan qora tuynukka qulaydi.

Dastlab qoʻshilgan yulduzni faqat tez aylanishi va issiqligi ushlab turadi. Topilgan eng ogʻir neytron yulduzlar ikki Quyosh massasidan sal koʻproq va bu toʻqnashuv yorugʻligi qoʻshilgan yulduz soniyaning bir ulushida taxminan 15 km kenglikdagi qora tuynukka qulaganini koʻrsatadi.

Uning atrofida aylanib qolgan gaz issiq, qalin disk hosil qiladi; qora tuynuk uni taxminan bir soniyada yutib yuboradi yoki uchirib yuboradi. Bu yerda vaqt avval sekinlashtirilgan, keyin tezlashtirilgan, otilgan modda buluti esa yulduz va qora tuynuk koʻrinishi uchun shaffof chizilgan.

Gamma nurlar oqimi

Uning oʻqi boʻylab tor oqim deyarli yorugʻlik tezligida otilib chiqadi. Bu yerda binafsharangda chizilgan gamma nurlari Yerga toʻlqinlardan 1,7 soniya keyin yetib keldi.

Oqimni, ehtimol, qora tuynukning aylanishi va diskning magnit maydoni harakatlantiradi. U avval otilgan modda orqali yoʻl ochishi kerak edi. Hech qanday koʻz koʻra olmaydigan darajada energiyali gamma nurlari astronomlar qisqa gamma chaqnashi deb ataydigan qisqa yarqni hosil qiladi.

NASAning Fermi sunʼiy yoʻldoshi taxminan ikki soniya davom etgan bu GRB 170817A chaqnashini ushladi. U odatdagidan xira edi, chunki oqim bizga qaratilmagan edi: keyingi radiotasvirlar u taxminan 20 daraja chetga yoʻnalganini koʻrsatdi. 130 million yillik yoʻldan soʻng toʻlqinlardan 1,7 soniya keyin kelib, u tortishish yorugʻlik tezligida tarqalishini 10¹⁵ dan bir ulush aniqligida koʻrsatdi.

Kilonova

Vaqt tezlashtirilgan: taxminan 20 000 Yer massasiga teng otilgan modda undagi yangi ogʻir elementlar yemirilgani sari porlaydi. Bu yogʻdu, yaʼni kilonova, yuzlab million Quyoshdek porladi.

Yangi hosil boʻlgan atomlar beqaror boʻlib, soatlar va kunlar davomida yemiriladi va bulutni ichidan qizdiradi. U yangi yulduzdan, yaʼni oq mitti yuzasidagi otilishdan taxminan ming marta yorqinroq, shuning uchun 2010-yilda kilonova deb nomlangan. Bu koʻrilgan birinchi kilonova edi.

Toʻqnashuvdan oʻn bir soat oʻtib birinchi koʻrilganda, u taxminan 270 million Quyoshdek porlardi va allaqachon xiralashayotgan edi. Uning dastlabki soatlari koʻrilmagan, shuning uchun bu yerda modellarga asoslangan. U havorang-oq, taxminan 10 000 darajali boʻlib, yorugʻlik tezligining deyarli uchdan birida kengayardi.

Oltin va platina

Kunlar tezlashtirilgan: u havorang-oqdan qizilgacha soviydi va soʻnadi. Uning yorugʻligi temirdan ogʻir elementlar hosil boʻlayotganini koʻrsatadi: unda stronsiy topildi, oltin va platina ham hosil boʻldi.

Toʻqnashuvdan keyingi birinchi soniyada otilgan modda neytronlarga shunchalik boy ediki, atomlar ularni yemirilishga ulgurmasidan tezroq yutib, temirdan ancha ogʻir elementlarni qurdi. Bu tez jarayon yoki r-jarayon deyiladi; temirdan ogʻir elementlarning taxminan yarmi shu yoʻl bilan hosil boʻladi deb hisoblanadi.

Oltin va platina bilan birga hosil boʻladigan lantanoidlar deb ataluvchi ogʻir atomlar koʻk yorugʻlikni toʻsadi, shuning uchun bulut siyraklashgani sari uning yorugʻligi qizilga, keyin infraqizilga aylanadi. 2019-yilda uning yorugʻligida stronsiy aniqlandi. Qancha oltin hosil boʻlgani noaniqroq: hisob-kitoblar Yer massasining bir necha baravaridan bir necha yuz baravarigacha.

Yerdan koʻringani

2017-yil 17-avgust kuni soat 12:41 UTC da toʻlqinlar Yerni kesib oʻtdi, 1,7 soniyadan keyin esa gamma nurlari. Oʻn bir soatdan soʻng Chilidagi teleskop yangi yorugʻlikni NGC 4993 galaktikasida topdi.

Ikki LIGO detektori va Virgo birgalikda manbani Oy maydonidan taxminan 130 baravar katta osmon qismigacha, Gidra yulduz turkumida, taxminan 130 million yorugʻlik yili uzoqlikda toraytirdi. Butun dunyodagi teleskoplar qorongʻi tushishi bilan u yerdagi galaktikalarni qidira boshladi.

Uni birinchi boʻlib Chilidagi Las-Kampanasdagi Swope teleskopi topdi: NGC 4993 markazi yaqinidagi yangi yorugʻ nuqta. Bir necha kun ichida yetti qitʼadagi va koinotdagi 70 ga yaqin rasadxona uni gamma nurlaridan radiotoʻlqinlargacha kuzatdi. Bu yerdagi galaktika oddiy model asosida chizilgan.

Eshitildi va koʻrildi

Bir hodisa ilk bor ham tortishish toʻlqinlarida eshitildi, ham yorugʻlikda koʻrildi. U koinotdagi oltinning katta qismi qayerda hosil boʻlishini koʻrsatdi.

U toʻqnashayotgan neytron yulduzlar qisqa gamma chaqnashlarini keltirib chiqarishini va ogʻir elementlar yaratishini, tortishish toʻlqinlari esa yorugʻlik tezligida tarqalishini isbotladi. Toʻlqinlarning kuchi masofani berdi, galaktikaning bizdan uzoqlashish tezligi esa koinot qanchalik tez kengayishini oʻlchashning yangi usulini berdi.

Bir necha kundan keyin rentgen nurlari, soʻng radiotoʻlqinlar paydo boʻldi: oqimning oylar davomida yorqinlashib borgan soʻnggi yogʻdusi. 2019-yilda detektorlar yana bir juft neytron yulduz toʻqnashuvini eshitdi, ammo undan yorugʻlik topilmadi. 2025-yilgacha bu ham eshitilgan, ham koʻrilgan yagona toʻqnashuv boʻlib qoldi.

Ikki neytron yulduz toʻqnashadi

Qadamma-qadam