Ich detektory znovu preukázali svoju presnosť, a tak sa nám prvýkrát podarilo priamo pozorovať tzv. kilotonu a overiť, ako vzniká väčšina zlata a ďalších ťažkých prvkov vo vesmíre, informuje iDNES.
Je to asi trochu nespravodlivé, ale v posledných dvoch rokoch správam z astronómie dominujú gravitačné vlny. Teoretici o ich existencii špekulujú zhruba sto rokov, až v roku 2015 sa ich podarilo prvýkrát zachytiť, a tento rok vďaka tomu traja kľúčoví ľudia z príslušného experimentu získali Nobelovu cenu.
Nebolo to žiadne prekvapenie, zachytenie gravitačných vĺn nám otvorilo doslova nové okno do vesmíru - vďaka nim sme konečne získali možnosť aspoň v obmedzenej miere priamo pozorovať javy, ktoré inak priamo pozorovať nedokážeme, napríklad čierne diery. Môžeme sa tak snáď tešiť na úplne nové objavy.
V pondelok 16. októbra sme tiež získali prvý konkrétny príklad toho, ako nám "gravitačná astronómia" rozšíri obzory. V celkovo piatich špičkových vedeckých časopisoch vyšlo tridsať vedeckých prác, ktoré zo všetkých možných hľadísk popisujú jedinú udalosť: zrážku dvoch neutrónových hviezd zhruba o priemere nejakých 30 kilometrov a zhruba hmotnosti Slnka 130 miliónov svetelných rokov od nás. Podobnú udalosť sme nikdy predtým pozorovať nedokázali.
Pri ich dramatickej zrážke vzniknuté gravitačné vlny doslova (ale nepoznateľne) napínajúce priestor okolo nás dorazili k Zemi 18. augusta o 13:21 svetového času (tj. 15:21) nášho času. A prvýkrát v histórii na nich čakali pripravené tri zariadenia, ktorá ich mohli zachytiť. Dve patria k Nobelovou cenou ovenčenému experimentu LIGO v USA, tretí je potom európsky Virgo v Taliansku, ktorý bol po upgrade uvedený do prevádzky na začiatku tohto augusta, teda len pár dní pred udalosťou.
Signál v prvej chvíli úspešne interpretoval softvér len jednej časti LIGO, konkrétne jeho "pobočky" pri Livingstone v Louisiane, povedali ľudia z tímu pre časopis Nature. V niekoľko tisíc kilometrov vzdialenom Harforde napodiv automat nič nezaznamenal. "Ručná" kontrola len odhalila, že signál nebol úplne čistý, objavila sa v ňom nezvyčajná "špička", kvôli ktorej ho softvér ignoroval. Za oceán, pri detektore Virgo, sa situácia z Hanfordu do istej miery opakovala. Aj tu signál pôvodne zapadol a potvrdiť jeho existenciu trvalo vedcom zhruba 40 minút ((zhodou okolností išla vlna zo smeru, v ktorom je meranie ťažké). Podrobnejšie údaje, ktoré umožnili určiť polohu zdroja boli k dispozícii až o ďalšie zhruba štyri hodiny neskôr.
V tom čase už mali odborníci ďalší signál, že došlo k skutočne zaujímavej udalosti. Okolo Zeme obiehajúce satelitné observatórium Fermi zachytilo približne 1,7 sekundy po detekcii gravitačných vĺn slabý gama záblesk. Gamma záblesky sú doslova nadpozemsky a krátkodobé gama signály, ktoré zrejme produkujú extrémne masívne objekty typu obrích čiernych dier a pod. (V tomto prípade bol signál slabý hlavne preto, že väčšina gama žiarenia jednoducho nesmerovala k Zemi.)
Galaxia NGC 4993 v súhvezdí Hydry
Niečo sa dialo, a my sme prvýkrát vedeli, kde zhruba by to mohlo byť. Spolupráca troch gravitačných detektorov totiž prvýkrát umožňuje presnejšie určiť, v ktorej časti oblohy by sa mohol zdroj nachádzať. Dodajme rovno, že presnosť procesu zatiaľ nie je nijako ohromná a miesto bolo vyznačené len veľmi približne: vedelo sa, že zdroj by mal ležať na južnej oblohe v rozsiahlej oblasti o ploche asi 35 štvorcových stupňov, do ktorej by sa spln Mesiaca vošiel niekoľko stokrát a kde sa nachádzajú milióny hviezd. Ale do "honu" sa na druhú stranu zapojila celá armáda teleskopov na Zemi a dokonca aj na obežnej dráhe (celkom zhruba 70).
Zdroj sa nakoniec nachádzal blízko NGC 4993, 130 miliónov svetelných rokov vzdialenej galaxie v súhvezdí Hydry. A keď ho astronómovia našli, neboli sklamaní. V hľadáčiku počas nasledujúcich hodín a dní prvýkrát zachytili objekt, ktorý teoretici predpovedali zhruba pred tromi desiatkami rokov, ale nikdy predtým sme ho nezachytili - tzv. kilonovu. Ide o objekt zhruba tisíckrát jasnejší ako supernova, ktorý je samozrejme ale tiež podstatne vzácnejší.
Na pozorovaní sa podieľali rôzne teleskopy, tento nákres ukazuje, ako pokryli rozsah pozorovaných vlnových dĺžok
Meranie ale ukázalo, že naše predstavy o kilonovách boli aj tak veľmi blízke skutočnosti - teda že fyzikálne modely sú v tomto ohľade dosť presné. Napríklad v tom, že v priebehu niekoľkých dní po udalosti sa svetlo kilonovy menilo z modrej na temne červenú, a to oveľa rýchlejšie, než je pozorované u akejkoľvek inej hviezdnej explózie.
Spektroskopy, teda prístroje, ktoré dokážu zachytiť prítomnosť jednotlivých chemických prvkov, tiež jasne ukázali, že oblak hmoty vyvrhnutej pri zrážke je skutočne veľmi bohatý na ťažké prvky ako zlato, platinu či urán. Pri zrážke oboch objektov sa v krátkej dobe uvoľní toľko voľných neutrónov, že sa "prebytočné" neutróny hromadia v jadrách atómov v okolí a tie rýchlo oťažejú. V "neutrónovom kúpeli" (tzv. r-procesu) vznikajú aj jadra extrémne ťažkých prvkov, výrazne ťažších než urán, ktoré sa postupne rozpadnú na stabilnejšie prvky a doslova rozlietnu do okolia. S trochou šťastia a dostatkom času potom môžu skončiť napríklad aj v nejakej mene.
Priebeh jasu na jednotlivých vlnových dĺžkach, horizontálna os ukazuje dni od chvíle, keď detektory LIGO a Virgo upozornili na neobvyklý jav.
Výsledky meraní kilonovy u NGC 4993 sa zdajú potvrdzovať pomerne nový teoretický predpoklad, že práve zrážky neutrónových hviezd sú štatisticky povedané hlavným procesom vzniku týchto ťažkých prvkov. Zrejme dôležitejším než explózie supernov, ktoré boli dlho považované za dominantný zdroj.
Nové "okno do vesmíru" teda začína pomaly a potichu napĺňať svoj vedecký potenciál. Dokorán sa bude môcť otvoriť až s využitím iných detektorov, ako sú LIGO a Virgo. Ideálne vesmírnych, pretože u tých sa môže odstrániť mnoho rušivých pozemských vplyvov, ktoré komplikujú presnosť merania.