Sekitar 130 juta tahun yang lalu, di galaksi yang jauh, dua bintang neutron bertabrakan. Acara ini sekarang merupakan pengamatan ke-5 dari gelombang gravitasi oleh Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) dan kolaborasi Virgo, dan yang pertama kali terdeteksi yang bukan disebabkan oleh tabrakan dua lubang hitam.
Tetapi peristiwa ini - disebut kilonova - menghasilkan sesuatu yang lain juga: cahaya, melintasi berbagai panjang gelombang.
Untuk pertama kalinya dalam sejarah, sebuah fenomena astronomi pertama kali diamati melalui gelombang gravitasi dan kemudian dilihat dengan teleskop. Dalam upaya kolaborasi yang luar biasa, lebih dari 3.500 astronom menggunakan 100 instrumen pada lebih dari 70 teleskop di seluruh dunia dan di luar angkasa bekerja dengan fisikawan dari kolaborasi LIGO dan Virgo.
Para ilmuwan menyebut ini "astronomi multimessenger."
"Bersama-sama, semua pengamatan ini lebih besar dari jumlah bagian mereka," kata Laura Cadonati, Wakil Juru Bicara LIGO pada briefing hari ini. "Kita sekarang belajar tentang fisika alam semesta, tentang unsur-unsur yang kita buat, dengan cara yang belum pernah dilakukan sebelumnya."
"Ini akan memberi kita wawasan tentang bagaimana ledakan supernova bekerja, bagaimana emas dan unsur-unsur berat lainnya diciptakan, bagaimana inti dalam tubuh kita bekerja dan bahkan seberapa cepat alam semesta berkembang," kata Manuela Campanelli, dari Rochester Institute of Technology. "Astronom multimessenger menunjukkan bagaimana kita bisa menggabungkan cara lama dengan yang baru. Itu telah mengubah cara astronomi dilakukan. "
Bintang-bintang neutron adalah inti sisa dari bintang-bintang masif yang dahulu meledak sebagai supernova. Kedua bintang itu, yang terletak berdekatan di galaksi yang disebut NGC 4993, bermula antara 8-20 kali massa matahari kita. Kemudian dengan supernova mereka, masing-masing mengembun dengan diameter sekitar 10 mil, seukuran kota. Ini adalah bintang yang seluruhnya terdiri dari neutron dan berada di antara bintang normal dan lubang hitam dalam ukuran dan kepadatan - hanya satu sendok teh bahan bintang neutron akan berbobot 1 miliar ton.
Mereka berputar satu sama lain dalam tarian kosmik sampai gravitasi timbal balik mereka menyebabkan mereka bertabrakan. Tabrakan itu menghasilkan bola api proporsi astronomi dan akibat dari peristiwa itu tiba di Bumi 130 juta tahun kemudian.
"Sementara acara ini terjadi 130 juta tahun yang lalu, kami hanya mengetahui tentang ini di Bumi pada 17 Agustus 2017, tepat sebelum gerhana matahari," kata Andy Howell dari Observatorium Las Cumbres, berbicara pada konferensi pers hari ini. "Kami telah menjaga rahasia ini sepanjang waktu dan kami akan bangkrut!"
Pada pukul 8:41 pagi EDT, LIGO dan Virgo merasakan getaran awal riak ruangwaktu, gelombang gravitasi. Hanya dua detik kemudian, sinar terang sinar gamma terdeteksi oleh teleskop ruang angkasa Fermi NASA. Ini memungkinkan para peneliti untuk dengan cepat menentukan arah dari mana gelombang datang.
Diingatkan oleh Telegram Astronom, ribuan astronom di seluruh dunia bergegas untuk melakukan pengamatan dan mulai mengumpulkan data tambahan dari penggabungan bintang neutron.
Animasi ini menunjukkan bagaimana LIGO, Virgo, dan teleskop berbasis-ruang dan darat memperbesar lokasi gelombang gravitasi yang terdeteksi 17 Agustus 2017 oleh LIGO dan Virgo. Dengan menggabungkan data dari misi ruang angkasa Fermi dan Integral dengan data dari LIGO dan Virgo, para ilmuwan dapat membatasi sumber gelombang ke patch langit 30 derajat persegi. Teleskop cahaya tampak mencari sejumlah besar galaksi di wilayah itu, yang akhirnya mengungkapkan NGC 4993 sebagai sumber gelombang gravitasi. (Acara ini kemudian ditetapkan sebagai GW170817.)
"Acara ini memiliki lokalisasi langit paling tepat dari semua gelombang gravitasi yang terdeteksi sejauh ini," kata Jo van den Brand, juru bicara kolaborasi Virgo, dalam sebuah pernyataan. "Rekor presisi ini memungkinkan para astronom untuk melakukan pengamatan tindak lanjut yang mengarah ke sejumlah besar hasil yang menakjubkan."
Ini memberikan bukti nyata pertama bahwa gelombang cahaya dan gravitasi bergerak pada kecepatan yang sama - mendekati kecepatan cahaya - seperti yang diprediksi Einstein.
Observatorium dari yang sangat kecil hingga yang paling terkenal terlibat, dengan cepat melakukan pengamatan. Meskipun cerah pada awalnya, acara memudar dalam waktu kurang dari 6 hari. Howell mengatakan bahwa cahaya yang diamati 2 juta kali lebih terang dari Matahari selama beberapa jam pertama, tetapi kemudian memudar selama beberapa hari.
The Dark Energy Camera (DECam), yang dipasang pada Teleskop Blanco 4-meter di Cerro Tololo Inter-American Observatory di Andes Chili adalah salah satu instrumen yang membantu melokalisasi sumber acara.
"Tantangan yang kita hadapi setiap kali kolaborasi LIGO mengeluarkan pemicu pengamatan baru adalah bagaimana kita mencari sumber yang cepat memudar, mungkin pingsan, dan terletak di suatu tempat di sana," kata Marcelle Soares-Santos , dari Universitas Brandeis pada briefing. Dia adalah penulis pertama di atas kertas yang menggambarkan sinyal optik yang terkait dengan gelombang gravitasi. "Ini adalah tantangan klasik untuk menemukan jarum di tumpukan jerami dengan komplikasi tambahan bahwa jarumnya jauh dan tumpukan jerami bergerak."
Dengan DECam, mereka dengan cepat dapat menentukan sumber galaksi, dan menyingkirkan 1.500 kandidat lain yang hadir di tumpukan jerami itu.
“Hal-hal yang terlihat seperti 'jarum' ini sangat umum, jadi kita perlu memastikan bahwa kita memiliki yang benar. Hari ini, kami yakin sudah, ”tambah Soares-Santos.
Di departemen yang sangat kecil, sebuah teleskop robot 16-inci kecil yang disebut PROMPT (Panchromatic Robotic Optical Monitoring dan Polarimetry Telescope) - yang dijelaskan oleh astronom David Sand dari University of Arizona pada "pada dasarnya teleskop amatir yang diperkuat," - juga membantu menentukan sumber. Sand mengatakan ini membuktikan bahwa bahkan teleskop kecil dapat memainkan peran dalam astronomi multimessenger.
Yang terkenal dipimpin oleh Hubble dan beberapa observatorium luar angkasa NASA dan ESA lainnya, seperti misi Swift, Chandra, dan Spitzer. Hubble menangkap gambar galaksi dalam cahaya tampak dan inframerah, menyaksikan objek terang baru dalam NGC 4993 yang lebih terang daripada nova tetapi lebih redup daripada supernova. Gambar-gambar menunjukkan bahwa objek memudar selama enam hari pengamatan Hubble. Menggunakan kemampuan spektroskopi Hubble, tim juga menemukan indikasi material yang dikeluarkan oleh kilonova secepat seperlima dari kecepatan cahaya.
"Ini adalah game-changer untuk astrofisika," kata Howell. "Seratus tahun setelah Einstein berteori tentang gelombang gravitasi, kita telah melihatnya dan melacaknya kembali ke sumbernya untuk menemukan ledakan dengan fisika baru dari jenis yang hanya kita impikan sebelumnya."
Berikut adalah beberapa wawasan yang dibuat oleh acara tunggal ini, menggunakan astronomi multimessenger:
* Sinar gamma: Kilatan cahaya ini sekarang secara pasti terkait dengan penggabungan bintang-bintang neutron dan akan membantu para ilmuwan mencari tahu bagaimana ledakan supernova bekerja, jelas Richard O'Shaughnessy, juga dari Rochester Institute of Technology dan anggota tim LIGO. "Pengukuran sinar gamma awal, dikombinasikan dengan deteksi gelombang gravitasi, lebih jauh mengkonfirmasi teori relativitas umum Einstein, yang memprediksi bahwa gelombang gravitasi harus bergerak dengan kecepatan cahaya," katanya.
* Sumber emas dan platinum: "Pengamatan ini mengungkapkan sidik jari langsung dari unsur-unsur terberat dalam tabel periodik," kata Edo Berger, dari Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, berbicara pada briefing. "Tabrakan kedua bintang neutron menghasilkan 10 kali massa Bumi dalam emas dan platinum saja. Pikirkan bagaimana saat bahan-bahan ini terbang keluar dari acara ini, mereka akhirnya bergabung dengan elemen lain untuk membentuk bintang, planet, kehidupan ... dan perhiasan. "
Berger menambahkan sesuatu untuk dipikirkan: ledakan supernova asli dari bintang-bintang ini menghasilkan semua elemen berat hingga besi dan nikel. Kemudian dalam kilonova dalam sistem yang satu ini, kita dapat melihat sejarah lengkap tentang bagaimana tabel periodontal unsur-unsur berat muncul.
Howell mengatakan bahwa ketika Anda membagi tanda tangan elemen berat menjadi sebuah spektrum, Anda membuat pelangi. "Jadi benar-benar ada pot emas di ujung pelangi, setidaknya pelon kilonova," candanya.
* Astronomi fisika nuklir: “Pada akhirnya, lebih banyak pengamatan seperti penemuan ini akan memberi tahu kita bagaimana inti dalam tubuh kita bekerja,” kata Ough. "Efek gravitasi pada bintang-bintang neutron akan memberi tahu kita bagaimana bola-bola besar neutron berperilaku, dan, dengan kesimpulan, bola-bola kecil neutron dan proton - benda-benda di dalam tubuh kita yang membentuk sebagian besar massa kita"; dan
* Kosmologi: - "Para ilmuwan sekarang dapat secara mandiri mengukur seberapa cepat alam semesta mengembang dengan membandingkan jarak ke galaksi yang mengandung cahaya terang dan jarak yang disimpulkan dari pengamatan gelombang gravitasi kita," kata O'Shaughnessy.
"Kemampuan untuk mempelajari peristiwa yang sama dengan gelombang gravitasi dan cahaya adalah revolusi nyata dalam astronomi," kata astronom Tony Piro dari CfA. "Kita sekarang dapat mempelajari alam semesta dengan probe yang sama sekali berbeda, yang mengajarkan hal-hal yang tidak pernah kita ketahui hanya dengan satu atau yang lain."
"Bagi saya, yang membuat acara ini sangat menakjubkan adalah bahwa kami tidak hanya mendeteksi gelombang gravitasi, tetapi kami juga melihat cahaya melintasi spektrum elektromagnetik, yang dilihat oleh 70 observatorium di seluruh dunia," kata David Reitz, juru bicara ilmiah untuk LIGO, pada pers hari ini. pengarahan. “Ini adalah pertama kalinya kosmos memberi kita setara dengan film dengan suara. Video itu adalah astronomi pengamatan di berbagai panjang gelombang dan bunyinya adalah gelombang gravitasi. "
Sumber: Las Cumbres Observatory, Teleskop Luar Angkasa Hubble, Institut Teknologi Rochester, Kilonova.org, CfA ,, briefing pers.
Podcast (audio): Unduh (Durasi: 9:12 - 8.4MB)
Berlangganan: Apple Podcast | Android | RSS
Podcast (video): Unduh (Durasi: 9:12 - 74.5MB)
Berlangganan: Apple Podcast | Android | RSS
