2017.10.16. - Elő­ször lát­juk, hon­nan jön­nek a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok!

Ta­lán el­csé­pelt­nek han­goz­hat a szó­for­du­lat, de is­mét igaz: ke­ve­sebb mint két év­vel a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok el­ső köz­vet­len de­tek­tá­lá­sa után megint egy új kor­szak kez­dő­dött a csil­la­gá­szat­ban.

Bár a kor­szak­al­ko­tó fel­fe­de­zés­ről be­szá­mo­ló tu­do­má­nyos pub­li­ká­ci­ók ma, ok­tó­ber 16-án vál­tak nyil­vá­nos­sá, ma­ga az ese­mény idén au­gusz­tus 17-én, vi­lág­idő­ben 12:41:04-kor tör­tént. A gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mo­kat az ame­ri­kai LI­GO két de­tek­to­ra (Han­ford, Wa­shing­ton és Li­vings­ton, Lo­u­i­si­a­na) és az eu­ró­pai Vir­go (Pi­sa, Olasz­or­szág) mint­egy 100 má­sod­per­cen át ész­lel­ték. Ké­sőbb a dá­tum alap­ján a GW170817 je­lö­lést kap­ta az ese­mény. A Vir­go au­gusz­tus ele­ji be­lé­pé­se a LI­GO két de­tek­to­ra mel­lé óri­á­si je­len­tő­sé­gű volt a mos­ta­ni fel­fe­de­zés szem­pont­já­ból is, hi­szen így vált le­he­tő­vé, hogy a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok for­rá­sát az ég­bol­ton a ko­ráb­bi­ak­nál sok­kal pon­to­sab­ban lo­ka­li­zál­has­sák. Az ed­dig be­je­len­tett el­ső há­rom gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-ese­mény a LI­GO ered­mé­nye volt, a nem­rég nap­vi­lá­got lá­tott ne­gye­dik fel­fe­de­zés (GW170814) már a Vir­go rész­vé­te­lé­vel tör­tént. A kö­zös ben­nük az volt, hogy kb. 8 és 35 nap­tö­meg kö­zöt­ti fe­ke­te lyu­kak össze­ol­va­dá­sa­i­nak ha­tá­sát, a tér­idő rend­kí­vül fi­nom, má­sod­perc­nél is sok­kal rö­vi­debb ide­ig tar­tó "fod­ro­zó­dá­sát" si­ke­rült meg­mér­ni. A mos­ta­ni, ötö­dik ese­mény vi­szont, amely csu­pán há­rom nap­pal kö­vet­te az elő­zőt, más volt.

Hír­por­tá­lunk ol­va­sói ab­ban a sze­ren­csés hely­zet­ben van­nak, hogy szak­mai plety­kák nyo­mán már au­gusz­tus vé­gén ké­pet kap­hat­tak a ne­ut­ron­csil­lag-össze­ol­va­dás ész­le­lé­sé­nek, a kö­zös gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-mé­ré­sek és az elekt­ro­mág­ne­ses hul­lám­sá­vok­ban va­ló de­tek­tá­lás­nak a je­len­tő­sé­gé­ről. Mi­ért kel­lett ak­kor még hó­na­po­kig vár­ni a hi­va­ta­los be­je­len­tés­sel? A tu­do­má­nyos ered­mé­nyek köz­lé­sé­nek alap­ve­tő fel­té­te­le kell(ene) le­gyen a gon­dos el­len­őr­zés, a lek­to­rált fo­lyó­ira­tok­ban va­ló pub­li­ká­lás. Ter­mé­sze­te­sen még ez sem je­lent száz szá­za­lé­kos biz­to­sí­té­kot a té­ve­dés el­len, de az el­múlt évek­ben szá­mos olyan szen­zá­ci­ós, elő­ször saj­tó­tá­jé­koz­ta­tó­kon meg­szel­lőz­te­tett "fel­fe­de­zés­ről" hall­hat­tunk, ame­lyek nem áll­ták ki az idők pró­bá­ját: igen ha­mar ki­de­rült ró­luk, hogy hi­bás fel­té­te­le­zé­se­ken vagy szá­mí­tá­so­kon ala­pul­nak. Más­részt vi­szont a csil­la­gá­szok is em­be­rek, és mi­vel a GW170817 és utó­fény­lé­se meg­fi­gye­lé­sé­ben vi­lág­szer­te sok ezer ku­ta­tó, mint­egy 70 (!) kü­lön­bö­ző föl­di és űr­csil­la­gá­sza­ti ob­szer­va­tó­ri­um vett részt, a fel­fe­de­zés pe­dig va­ló­ban szen­zá­ci­ós, nyil­ván­va­ló, hogy ne­héz volt tit­kot tar­ta­ni...

Az ed­dig el­vég­zett mé­ré­sek alap­ján ki­raj­zo­ló­dó kép nagy vo­na­lak­ban a kö­vet­ke­ző. A ne­ut­ron­csil­lag-össze­ol­va­dás­nak a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok de­tek­tá­lá­sa alap­ján meg­ha­tá­ro­zott ide­jét kö­ve­tő­en ke­ve­sebb mint 2 má­sod­perc­cel a Fer­mi gam­ma-űr­táv­cső egy rö­vid gam­ma-ki­tö­rést ész­lelt (GRB170817A). A gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok okoz­ta je­lek elem­zé­se alap­ján ki­szá­mí­tot­ták, hogy az össze­ol­va­dó ob­jek­tu­mok kb. 1,4 és 2,3 nap­tö­meg, il­let­ve 0,9 és 1,4 nap­tö­meg kö­zöt­ti­ek le­het­tek. Azt is si­ke­rült meg­ál­la­pí­ta­ni, hogy az ese­mény az égen egy 31 négy­zet­fok­nyi ki­ter­je­dé­sű te­rü­let­ről ér­ke­zett, még­hoz­zá mint­egy 130 mil­lió fény­év tá­vol­ság­ból. In­ten­zív meg­fi­gye­lé­si kam­pány vet­te kez­de­tét, amely­nek ke­re­té­ben ke­ve­sebb mint 11 óra el­tel­té­vel si­ke­rült elő­ször de­tek­tál­ni a je­len­ség­hez kap­cso­ló­dó fé­nyes op­ti­kai fel­vil­la­nást (SSS17a/AT 2017g­fo). Ezt órá­kon be­lül szá­mos füg­get­len mé­rés­sel is meg­erő­sí­tet­ték. Ki­de­rült, hogy a jel az NGC 4993 el­lip­ti­kus ga­la­xis­ból ér­ke­zik, az Észa­ki Ví­zi­kí­gyó (Hy­dra) csil­lag­kép irá­nyá­ból, ugyan­ar­ról az ég­te­rü­let­ről. A ga­la­xis tá­vol­sá­ga pe­dig ép­pen meg­egye­zik az­zal, amit a be­ér­ke­ző gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok alap­ján szá­mí­tot­tak ki. Így ke­vés két­ség ma­radt afe­lől, hogy ugyan­an­nak az ese­mény­nek a je­le­it si­ke­rült fel­fe­dez­ni.

A GW170817 lo­ka­li­zá­lá­sa az ég­bol­ton a gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok, va­la­mint a gam­ma- és op­ti­kai mé­ré­sek alap­ján. A vi­lá­gos­zöld­del je­lölt, össze­sen 190 négy­zet­fok­nyi ré­gió a LI­GO két de­tek­to­rá­nak mé­ré­se­i­ből volt meg­ha­tá­roz­ha­tó. A sö­tét­zöld, 31 négy­zet­fo­kos te­rü­let a LI­GO és Vir­go együt­tes ered­mé­nye. A sö­tét­kék ré­gió a Fer­mi ál­tal de­tek­tált gam­ma-ki­tö­rés le­het­sé­ges po­zí­ci­ó­ját és bi­zony­ta­lan­sá­gát mu­tat­ja. Jobb­ra fent az op­ti­kai utó­fény­lés 10,9 órá­val az ese­mény után, az NGC 4993 ga­la­xis ké­pé­től észak­ke­let­re kü­lön meg­je­löl­ve. Alat­ta ugyan­an­nak a ga­la­xis­nak a ké­pe, de még 20,5 nap­pal az ese­mény előtt.
[LI­GO Sci­en­ti­fic Col­la­bo­ra­ti­on, Vir­go Col­la­bo­ra­ti­on & Part­ner Ast­ro­nomy Gro­ups, ApJL, 2017]

Ibo­lyán­tú­li tar­to­mány­ban a je­len­ség mint­egy két na­pon be­lül el­hal­vá­nyo­dott. A lát­ha­tó és inf­ra­vö­rös tar­to­mány­ban vég­zett mé­ré­sek ta­nú­sá­ga sze­rint az el­kö­vet­ke­ző 10 nap­ban az utó­fény­lés szí­ne a vö­rös fe­lé to­ló­dott el. Az el­ső idő­szak­ban a rönt­gen- és rá­dió­tar­to­mány­ban vég­zett mé­ré­sek nyo­mán nem si­ke­rült de­tek­tál­ni a for­rást, csak fel­ső kor­lá­to­kat ad­ni a fé­nyes­sé­gé­re. Rönt­gen­ben elő­ször 9, rá­di­ó­ban 16 nap­pal ké­sőbb je­lent meg a hal­vány pont az égen, a ki­tö­rés he­lyén. A rönt­gen- és rá­dió­su­gár­zás más fi­zi­kai fo­lya­ma­tok ered­mé­nye, mint a gam­ma-ki­tö­rés, il­let­ve az op­ti­kai, ult­ra­ibo­lya és inf­ra­vö­rös utó­fény. Hogy pon­to­san mi­lyen mó­don ke­let­kez­nek, ar­ra vo­nat­ko­zó­an több al­ter­na­tív mo­dell is lé­te­zik, ezek el­len­őr­zé­se ér­de­ké­ben to­vább foly­ta­tód­nak a meg­fi­gye­lé­sek. Az elekt­ro­mág­ne­ses tar­to­má­nyok­ban vég­zett mé­ré­sek min­den­eset­re iga­zol­ják, hogy ne­ut­ron­csil­la­gok össze­ol­va­dá­sá­ról le­he­tett szó. Ezek a leg­ki­sebb, leg­na­gyobb sű­rű­sé­gű csil­la­gok, ame­lye­ket is­me­rünk. Ak­kor ke­let­kez­nek, ami­kor nagy tö­me­gű csil­la­gok szu­per­nó­va-rob­ba­nás­sal fe­je­zik be éle­tü­ket.

Fan­tá­zia­rajz a két ne­ut­ron­csil­lag össze­ol­va­dá­sá­ról. A kes­keny nya­lá­bok a gam­ma-ki­tö­rést jel­ké­pe­zik.
[Na­ti­o­nal Sci­en­ce Fo­un­da­ti­on / LI­GO / So­no­ma Sta­te Uni­ver­sity / A. Si­mon­net]

Te­kin­tet­tel ar­ra, hogy az el­ső kö­zö­sen ész­lelt gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-ese­mény és elekt­ro­mág­ne­ses tran­zi­ens je­len­ség alig több mint két hét­tel kö­vet­te a Vir­go de­tek­to­rá­nak be­kap­cso­ló­dá­sát a mé­ré­sek­be, rá­adá­sul a be­ren­de­zés ér­zé­keny­sé­ge a kö­zel­jö­vő­ben még ja­vul is, nem a va­ló­ság­tól el­ru­gasz­ko­dott fel­té­te­le­zés, hogy még sok ilyen csil­la­gá­sza­ti ese­ményt si­ke­rül meg­fi­gyel­nünk az el­kö­vet­ke­ző idő­szak­ban. Ez­zel pe­dig ha­ma­ro­san töb­bet tud­ha­tunk meg ma­guk­ról a ne­ut­ron­csil­la­gok­ról, és el­len­őriz­het­jük a fel­té­te­le­zést, hogy a rö­vid gam­ma-ki­tö­ré­se­ket két ne­ut­ron­csil­lag egy­be­ol­va­sá­sa okoz­za.

A LI­GO és Vir­go kon­zor­ci­u­mok szé­les nem­zet­kö­zi össze­fo­gás­ban mű­köd­nek, ben­nük ma­gyar­or­szá­gi in­téz­mé­nyek - az Eöt­vös Lo­ránd Tu­do­mány­egye­tem, a Sze­ge­di Tu­do­mány­egye­tem és az MTA Wig­ner Fi­zi­kai Ku­ta­tó­köz­pont­ja - ku­ta­tói fon­tos sze­re­pet ját­sza­nak. E so­rok író­ja az MTA Csil­la­gá­sza­ti és Föld­tu­do­má­nyi Ku­ta­tó­köz­pont Kon­koly The­ge Mik­lós Csil­la­gá­sza­ti In­té­ze­té­nek mun­ka­tár­sa­ként, egy nagy eu­ró­pai együtt­mű­kö­dés ke­re­té­ben vesz rész a GW170817 rá­dió-utó­fény­lé­sé­nek de­tek­tá­lá­sá­ra irá­nyu­ló erő­fe­szí­té­sek­ben a leg­fi­no­mabb fel­bon­tás és a leg­jobb po­zí­ci­ós pon­tos­ság el­éré­sé­re ké­pes Eu­ró­pai VL­BI Há­ló­zat­tal és a brit e-MER­LIN rá­dió­táv­cső-há­ló­zat­tal.

A ne­ut­ron­csil­lag-össze­ol­va­dás kö­vet­kez­té­ben lét­re­jött gra­vi­tá­ci­ós­hul­lám-ese­mény fel­fe­de­zé­sé­ről szó­ló szak­cikk a Phy­si­cal Re­view Let­ters c. fo­lyó­irat­ban je­lent meg, a kap­cso­ló­dó, a gam­ma-tar­to­mány­tól a rá­di­ó­ig ter­je­dő "ha­gyo­má­nyos" csil­la­gá­sza­ti meg­fi­gye­lé­se­ket összeg­ző ta­nul­mány az Ast­rophy­si­cal Jour­nal Let­ters c. fo­lyó­irat­ban lá­tott nap­vi­lá­got.

Kap­cso­ló­dó lin­kek a csil­lag­aszat.hu hír­por­tál­ról:

- Új tí­pu­sú gra­vi­tá­ci­ós hul­lám­ról szól­nak a plety­kák

- A gra­vi­tá­ci­ós hul­lá­mok de­tek­tá­lá­sa: át­tö­rés a fi­zi­ká­ban

For­rás:

• csil­lag­aszat.hu 2017.10.16.