Fale grawitacyjne w świetle gwiazd!

Po raz pierwszy w historii astronomom udało się zaobserwować jednocześnie fale grawitacyjne i światło (promieniowanie elektromagnetyczne) od tego samego obiektu. Było to możliwe dzięki wspólnym, globalnym wysiłkom i szybkiej reakcji teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) oraz innych placówek na całym świecie.

17 sierpnia 2017 roku obserwatorium Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) w Stanach Zjednoczonych, współpracując z Interferometrem Virgo we Włoszech, wykryło fale grawitacyjne docierające do Ziemi. Zdarzenie to nazwano GW170817. Była to piąta w dziejach detekcja fal grawitacyjnych. Dwie sekundy później dwa kosmiczne obserwatoria: należący do NASA teleskop Fermi Gamma-ray Space Telescope i należące do ESA obserwatorium INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory (INTEGRAL), zarejestrowały krótki rozbłysk gamma z tego samego obszaru na niebie.

Sieć obserwatoriów LIGO–Virgo ustaliła pozycję źródła we fragmencie nieba o powierzchni około 35 stopni kwadratowych w gwiazdozbiorze Hydry. Taki obszar odpowiada rozmieszczeniu kilkuset tarcz Księżyca w pełni. Gdy w Chile zapadła noc, wiele teleskopów ESO zaczęło przeczesywać ten kawałek firmamentu. Pierwszym, który zaanonsował nowy punkt świetlny, był 1-metrowy teleskop Swope. Źródło pojawiło się bardzo blisko NGC 4993 - galaktyki soczewkowatej, a obserwacje teleskopu VISTA wskazały to samo źródło w podczerwieni prawie w tym samym czasie. Na całym świecie zdarzenie śledziło około 70 obserwatoriów, w tym należący do NASA/ESA Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Oszacowania dystansu, zarówno na podstawie danych dotyczących fal grawitacyjnych, jak i z innych długości fal, są zgodne: zdarzenie GW170817 nastąpiło w tej samej odległości, co NGC 4993 - około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi. Czyni to źródło najbliższym zdarzeniem fal grawitacyjnych spośród wykrytych do tej pory, a także jednym z najbliższych zaobserwowanych rozbłysków gamma.

Zmarszczki czasoprzestrzeni, znane jako fale grawitacyjne, są wytwarzane przez poruszające się masy. Jednak tylko najbardziej intensywne, utworzone przez szybkie zmiany prędkości bardzo masywnych obiektów, są w granicach naszych możliwości detekcji. Jednym z takich zjawisk jest zderzenie się gwiazd neutronowych (pulsarów), czyli ekstremalnie gęstych jąder masywnych gwiazd pozostałych po supernowych. Efektem zlania się dwóch pulsarów było gwałtowne uwolnienie ciężkich pierwiastków, zwane przez uczonych „kilonową”. Ekspandująca materia porusza się z prędkością równą jednej piątej prędkości światła. W eksplodującej masie astronomowie wykryli m.in. ślady złota i platyny w ilości wielokrotnie przekraczającej masę Ziemi.