GW170817

GW170817 var en gravitationsvågssignal som observerades av LIGO/Virgo-samarbetet den 17 augusti 2017. Det var det första tillfället då gravitationsvågor observerades samtidigt med en elektromagnetisk signal, vilket innebar ett genombrott för samtidiga astronomiska observationer med flera typer av strålning.[1][2] Gravitationsvågorna, som varade i cirka 100 sekunder, var den första observationen av gravitationsstrålning från en sammansmältning av två neutronstjärnor. Den kunde kopplas samman med gammablixten GRB 170817A[3] och en optisk transient i galaxen NGC 4993.[4] Däremot kunde ingen neutrinostrålning kopplas till denna händelse.[5][1]

Observation av gravitationsvågor

Signalen GW170817 uppmätt av LIGO:s och VIRGO:s gravitationsvågsdetektorer.

Gravitationsvågssignalen varade i ungefär 100 sekunder och omfattade 3 000 cykler. Gravitationsvågens frekvens ökade under observationen till några hundra hertz. Den togs först emot i Virgos detektor i Italien, 22 millisekunder senare i LIGO:s detektor i Livingston, Louisiana och ytterligare 3 millisekunder senare i LIGO:s detektor i Hanford, Washington.[6] Tillsammans kunde de tre detektorerna, med 90% sannolikhet, lokalisera källan till ett kvadratiskt område med sidan 28 grader på den södra stjärnhimlen.[1]

Observation av elektromagnetisk strålning

NGC 4993 med Hubbleteleskopets observation av GRB170817A efter 6 dagar (infälld).
Bildkällor: NASA och ESA

En kort gammablixt, GRB 170817A, detekterades 1.74 ± 0.05 sekunder efter gravitationsvågorna.[7][8] GRB 170817A observerades både av Fermi Gamma-ray Space Telescope och INTEGRAL-observatoriet. Signalen var relativt svag trots att avståndet till NGC 4993 endast är cirka 130 miljoner ljusår, vilket förklaras av att dess jetstrålar inte är riktade direkt mot jorden utan observeras i en vinkel av ungefär 30 grader.[4][9]

Det första synliga ljuset observerades 11 timmar senare.[5][7] Denna observation, betecknad SSS17a, gjordes av Swope Supernova Survey med ett 1-meters teleskop vid Las Campanas observatoriet i Chile och kunde lokalisera händelsen med mycket bättre precision än de tidigare observationerna av gravitationsvågor och gammastrålning.[9] Detta gjorde det möjligt att identifiera den galax där händelsen inträffade. Med tiden ändrade den optiska strålningen färg från blå till röd vartefter källan expanderade och svalnade.[9]

Nio dagar senare kunde röntgenstrålning från samma källa observeras med Chandra-teleskopet. Sexton dagar efter den första observationen kunde även radiostrålning observeras med Very Large Array.[4] Över 70 observatorier observerade elektromagnetisk strålning från händelsen.[4]

Strålningens ursprung

Från gravitationsvågornas signal kunde händelsen kopplas till en kollision mellan två neutronstjärnor[8][10] [11] [12] med massor mellan 0,86 och 2,26 gånger solens massa. Om man antar att stjärnorna roterar långsamt, konsistent med vad som observeras hos binära neutronstjärnor som förväntas slås samman inom universums nuvarande ålder, minskar massintervallet till mellan 1,17 och 1,60 solmassor.[1] Det binära systemets totala massa var mellan 2,73 och 3,29 solmassor.[1]

Sammanslagningen av neutronstjärnorna antas vara en kilonova. Kilonovor förmodas stå för hälften av universums produktion av grundämnen tyngre än järn.[4] GW170818 tros ha producerat tunga grundämnen motsvarande 16 000 gånger jordens massa, varav cirka 10 jordmassor guld och platina.[13]

Det är inte känt vilken sorts objekt som blev resultatet av sammansmältningen. Tänkbara resultat är antingen: en neutronstjärna tyngre än någon tidigare känd neutronstjärna eller ett svart hål lättare än något tidigare känt svart hål.[9]

Vetenskaplig signifikans

Denna händelse är det starkaste indiciet hittills för hypotesen att korta gammablixtar hör ihop med sammansmältning av binära stjärnor.[1] Observationerna sätter också en gräns för en eventuell skillnad mellan gravitationens hastighet och ljusets. Om man antar att de första fotonerna emitteras mellan 0 och 10 sekunder efter gravitationssignalens topp så begränsas skillnaden i hastighet mellan gravitationsvågor och elektromagnetiska vågor till mellan −3×10−15 och +7×10−16 gånger ljushastigheten.[14] Det blir också möjligt att undersöka Lorentzinvariansens giltighet.[1] De nya observationerna reducerar gränsen för möjliga brott mot Lorentzinvariansen (värdet på 'koefficienterna för gravitationssektorn') med upp till tio storleksordningar.[14]

Observationer av gravitationsvågor som GW170817 kan också användas som ett sätt att få fram ett oberoende värde på Hubblekonstanten.[15]

De elektromagnetiska observationerna kan också hjälpa till att stödja teorin att sammansmältning av neutronstjärnor bidrar till nukleosyntesens r-process.[16]

Se även

Källor

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, GW170817, 17 oktober 2017.
  1. ^ [a b c d e f g] LIGO Scientific Collaboration & Virgo Collaboration (16 oktober 2017). ”GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral”. Physical Review Letters 119 (16). doi:10.1103/PhysRevLett.119.161101. 
  2. ^ Landau, Elizabeth; Chou, Felicia; Washington, Dewayne; Porter, Molly (16 oktober 2017). ”NASA Missions Catch First Light from a Gravitational-Wave Event”. NASA. https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6975. Läst 16 oktober 2017. 
  3. ^ Overbye, Dennis (16 oktober 2017). ”LIGO Detects Fierce Collision of Neutron Stars for the First Time”. The New York Times. https://www.nytimes.com/2017/10/16/science/ligo-neutron-stars-collision.html. Läst 16 oktober 2017. 
  4. ^ [a b c d e] Cho, Adrian (16 oktober 2017). ”Merging neutron stars generate gravitational waves and a celestial light show”. Science. http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show. Läst 16 oktober 2017. 
  5. ^ [a b] LIGO, Virgo and others collaboration (16 oktober 2017). ”Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger”. The Astrophysical Journal 848 (L12). doi:10.3847/2041-8213/aa91c9. 
  6. ^ Kohler, Susanna (16 oktober 2017). ”Neutron-Star Merger Detected By Many Eyes and Ears”. AAS Nova. http://aasnova.org/2017/10/16/neutron-star-merger-detected-by-many-eyes-and-ears/. Läst 16 oktober 2017. 
  7. ^ [a b] Krieger, Lisa M. (16 oktober 2017). ”A Bright Light Seen Across The Universe, Proving Einstein Right - Violent collisions source of our gold, silver”. The Mercury News. http://www.mercurynews.com/2017/10/16/a-bright-light-seen-across-the-universe-proving-einstein-right/. Läst 16 oktober 2017. 
  8. ^ [a b] Castelvecchi, Davide (25 augusti 2017). ”Rumours swell over new kind of gravitational-wave sighting”. Nature News. doi:10.1038/nature.2017.22482. https://www.nature.com/news/rumours-swell-over-new-kind-of-gravitational-wave-sighting-1.22482. Läst 27 augusti 2017. 
  9. ^ [a b c d] Choi, Charles Q. (16 oktober 2017). ”Gravitational Waves Detected from Neutron-Star Crashes: The Discovery Explained”. Space.com. https://www.space.com/38471-gravitational-waves-neutron-star-crashes-discovery-explained.html. Läst 16 oktober 2017. 
  10. ^ McKinnon, Mika (23 augusti 2017). ”Exclusive: We may have detected a new kind of gravitational wave”. New Scientist. https://www.newscientist.com/article/2144937-exclusive-we-may-have-detected-a-new-kind-of-gravitational-wave/. Läst 28 augusti 2017. 
  11. ^ Sokol, Joshua (25 augusti 2017). ”What Happens When Two Neutron Stars Collide?”. Wired. https://www.wired.com/story/what-happens-when-two-neutron-stars-collide-scientific-revolution/. Läst 27 augusti 2017. 
  12. ^ Drake, Nadia (25 augusti 2017). ”Strange Stars Caught Wrinkling Spacetime? Get the Facts.”. National Geographic. http://news.nationalgeographic.com/2017/08/new-gravitational-waves-neutron-stars-ligo-space-science/. Läst 27 augusti 2017. 
  13. ^ Edo Berger, 1h48min in i LIGO/Virgo presskonferens, 16 oktober 2017.
  14. ^ [a b] Abbott, B.P.; et al. (2017). ”Gravitational Waves and Gamma-Rays from a Binary Neutron Star Merger: GW170817 and GRB 170817A”. The Astrophysical Journal Letters 848 (2): sid. 1–13. doi:10.3847/2041-8213/aa920c. 
  15. ^ LIGO Scientific Collaboration & Virgo Collaboration (16 oktober 2017). ”A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant”. Nature. doi:10.1038/nature24471. http://www.nature.com/nature/journal/vaap/ncurrent/full/nature24471.html. 
  16. ^ Drout, M.R.; et al. (2017). ”Light curves of the neutron star merger GW170817/SSS17a: Implications for r-process nucleosynthesis”. Science. doi:10.1126/science.aaq0049. 

Externa länkar

Media som används på denna webbplats

NGC 4993 and GRB170817A after glow.gif
On August 17, 2017, the Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory detected gravitational waves from a neutron star collision. Within 12 hours, observatories had identified the source of the event within the galaxy NGC 4993, shown in this Hubble Space Telescope image, and located an associated stellar flare called a kilonova (box). Inset: Hubble observed the kilonova fade over the course of six days.
GW170817 signal.png
Författare/Upphovsman: LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, Licens: CC BY-SA 4.0
Gravitational wave signal GW170817 measured by the LIGO and VIRGO gravitational wave detectors, plotted as a function of frequency and time. The chirp produced by the neutron star merger is clearly visible as a thin line curving upwards in the LIGO-Hanford and LIGO-Livingston data. The event is not visible in the VIRGO data, due to the lower sensitivity of the VIRGO detector, and the orientation of the detector with respect to the incoming gravitational waves.