Două stele neutronice în coliziune (reprezentare artist)

Pentru prima dată în istoria astronomiei au fost detectate de către antenele LIGO şi VIRGO unde gravitaţionale rezultate din ciocnirea a două stele de neutroni. Acest fenomen explică  şi generarea/apariţia elementelor atomice grele, precum aurul şi platina.

Acum mai bine de un an prima măsurătoare a undelor gravitaţionale rezultate din coliziunea a două găuri negre, realizată de către antenele gravitaţionale americane LIGO, a stârnit senzaţie. De atunci au fost detectate alte unde gravitaţionale rezultate din contopirea a două găuri negre. Totuşi, marea parte a oamenilor de ştiinţă aştepta şi măsurătoarea undelor gravitaţionale care provin din ciocnirea a două stele neutronice. Recent, mai precis în luna august a acestui an, antenele de unde gravitaţionale LIGO şi VIRGO au reuşit să măsoare pentru prima dată în istoria astronomiei unde gravitaţionale generate de către stele neutronice, marcând începutul unei noi epoci în astronomie. Această descoperire a fost făcută publică pe 16 octombrie 2017.

 

 

 

Pe 17 august 2017 LIGO şi VIRGO au detectat undele gravitaționale rezultate în urma ciocnirii a două stele neutronice, eveniment care a fost denumit GW170817. Acest fenomen a fost observat şi de către telescoape terestre sau spaţiale, care au măsurat unde electromagnetice în diverse lungimi de undă care proveneau din ciocnirea acestor stele.

Stelele neutronice iau naştere atunci când o stea cu masă mai mare decât cea a Soarelui ajunge la sfârşitul “vieţii”, consumând tot combustibilul care o menţine în echilibru, un echilibru între forţa de atracţie gravitaţională şi presiunea generată de procesele de fuziune nucleară care au loc în nucleul stelei. În acest moment steaua explodează, împrăştiind în Univers mare parte din materia din care este compusă. Parte din această materie însă suferă un colaps gravitaţional în urma căruia ia naştere aşa-numita stea neutronică, o stea cu masa de 1,5-2 ori mai mare ca cea a Soarelui, dar cu o rază de doar circa 10 kilometri. Densitatea materiei în interiorul acestor stele este extremă: o linguriţă de stea neutronică cântăreşte cât un munte! În prezent nu se cunoaşte cu precizie compoziţia acestor stele: se consideră că mare parte este alcătuită din neutroni, însă ar putea exista şi alte forme de materie, precum cea alcătuită din quarcuri.

Cele două stele de neutroni care au dat naştere undelor gravitaţionale observate se află la circa 130 milioane ani-lumină de noi, la periferia galaxiei NGC4993. Undele gravitaţionale generate în faza finală de apropiere şi ciocnire dintre stele au fost observate pentru o durată record de circa 100 de secunde. Ba mai mult, au fost observate şi radiaţii electromagnetice intense, precum raze gama, la circa 2 secunde după undele gravitaţionale, cu ajutorul telescoapelor spaţiale Fermi (NASA) şi Integral (ESA). În zilele care au urmat multe alte telescoape au observat radiaţii electromagnetice în diverse lungimi de undă; de la radiaţie vizibilă şi ultravioletă la unde radio sau radiaţie în infraroşu.

Acestă măsurătoare de unde gravitaţionale şi unde electromagnetice a permis descifrarea unui mister legat de originea elementelor atomice grele, precum aurul sau platina. Aceste elemente se formează în urma exploziei unei supernove, însă cantitatea rezultată în urma acestor explozii nu este suficientă pentru a explica abundenţa acestor elemente chimice în Univers.

Ciocnirea a două stele neutronice generează la rândul ei elemente grele – acest fapt a fost confirmat de către măsurătorile efectuate în august 2017. Din ciocnirea celor două stele de neutroni a luat naştere o cantitate de aur cam de zece ori mai mare decât masa întregului Pământ! Sub formă de pulbere de aur aceasta a fost împrăştiată cu viteze foarte mari în Univers. Pe lângă aur, alte elemente grele, precum platina, iau naştere în aceste fenomene astronomice extrem de violente.

GW170817 a confirmat inclusiv faptul undele gravitaţionale se propagă cu viteza luminii, confirmând teoria relativităţii generale a lui Einstein.

Antenele gravitaţionale au un rol deosebit de important în noua astronomie multi-mesager şi în viitor vor contribui din ce în ce mai mult la înţelegerea mai profundă a stelelor de neutroni, a găurilor negre şi a întregului Univers.

Credit imagine: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet