Интерпретaции гравитационно-волнового сигнала были сделаны с использованием научных результатов астрофизика КФУ

О том, что 17 августа 2017 года были открыты гравитационные волны от слияния нейтронных звезд,  объявили  16 октября одновременно в разных странах мира.

Открытие было сделано  совместно сразу тремя гравитационно-волновыми обсерваториями: двумя – LIGO и одной – Virgo ,  космическими обсерваториями INTEGRAL и Fermi, а также работающими с ними в координации наземными телескопами, расположенными в Южном полушарии Земли.  Участниками этого открытия были и российские ученые, в том числе академик, почетный профессор Казанского университета Р.Сюняев и доктор физико-математических наук А.Лутовинов, работавшие с данными обсерватории INTEGRAL.

http://press.cosmos.ru/ot-ligo-integrala-i-fermi-k-sotnyam-teleskopov-astronomiya-v-rezhime-internet-messendzhera

Было установлено, что источник излучения находится на расстоянии 130 млн. световых лет от Земли на окраине галактики NGC 4993. Ранее  обнаруживали  лишь гравитационные волны, рожденные слиянием черных дыр.

Предсказанные Альбертом Эйнштейном в 1916 году гравитационные волны были впервые зафиксированы   в 2015-м,  участниками их регистрации стали ученые 133 научных организаций из разных стран мира, в том числе из России. За это открытие в сентябре этого года американским ученым  Райнеру Вайссу, Кипу Торну и Барри Бэришу была присуждена Нобелевская премия по физике.

Научный сотрудник Института астрономии и астрофизики Университета  г. Тюбинген (Германия), старший  научный сотрудник ОpenLab  «Рентгеновская астрономия» САЕ «Астровызов» КФУ Валерий Сулейманов  в кооперации с немецкими учеными уже много лет успешно занимается  изучением нейтронных звезд. В частности, исследователям удалось найти новый, более точный, чем существовавшие ранее, метод «взвешивания» таких звезд и измерения их радиусов. Интересно, что результаты, полученные учеными,   использовались коллаборациями LIGO и Virgo при интерпретaции наблюдавшегося 17 августа 2017 года  гравиационно-волнового сигнала, возникшего в результате слияния нейтронных звезд.  Мы поинтересовались у астрофизика, что он думает об этом открытии. Вот что рассказал Валерий Фиалович, который, кстати, является выпускником Казанского университета:

«В августе этого года все три существующие гравитационно-волновые обсерватории зафиксировали сигнал от слияния двух нейтронных звезд. Благодаря тому, что детекторов было три, положение источника на небе было определено с достаточно хорошей точностью, в несколько десятков квадратных градусов. Это позволило достаточно быстро идентифицировать источник в оптическом и рентгеновском диапазонах электромагнитного спектра и подтвердить его природу. В дальнейшем было подтверждено, что он наблюдался и в гамма-лучах, и, позднее,  – в радиодиапазоне».

Как заметил В.Сулейманов, ученые давно ждали этого события, и, пожалуй, главным его результатом стало как раз отсутствие неожиданностей:

«Все наблюдавшиеся явления, а именно: вспышка гамма-и рентгеновского излучения, подтвердившая природу коротких (длительностью менее двух секунд) гамма-всплесков, как возникающих в результате слияния нейтронных звезд, быстрое падение блеска в видимом свете, свидетельствующее о быстром разлете горячей оболочки со скоростью в несколько десятков процентов от скорости света, – были предсказаны теоретиками. Однако предсказания – это одно, а их подтверждение наблюдениями – совсем другое. Теперь мы уверены, что мир в этой своей ипостаси устроен именно так, как мы думаем. Поэтому, конечно, недооценивать важность этого события нельзя».

Регистрация первого гравитационно-волнового сигнала от сливающихся нейтронных звезд и сопутствующие явления в электромагнитных волнах открыли новый канал для получения информации о нейтронных звездах и других процессах, важных для понимания эволюции Вселенной в целом, сообщил ученый.

«Особенно интересна наблюдавшаяся и предсказанная ранее  оптическая килоновая – расширяющаяся оболочка разогретого вещества, оставшегося после слияния нейтронных звезд.  Ее присутствие подтверждает гипотезу о том, что тяжелые химические элементы, в частности золото, образуются во время слияния нейтронных звезд, и часть их рассеивается в пространстве вместе с наблюдаемой оболочкой. Синтеза этих элементов во вспышках сверхновых звезд недостаточно. Продолжение изучения таких килоновых, оптических вспышек, промежуточных по мощности между обычными Новыми (термоядерный взрыв оболочки белого карлика) и Сверхновыми, идентифицируемых по гравитационно-волновым сигналам, несомненно, поможет пониманию химической эволюции Галактики».

Валерий Сулейманов особо отметил, что амплитуда колебаний метрики (гравитационная волна), вызываемая слиянием нейтронных звезд, меньше, чем при слиянии черных дыр, но само событие длится дольше в несколько раз и содержит информацию о свойствах сверхплотного вещества, из которого состоят нейтронные звезды. Накопив достаточно много сигналов от слияния нейтронных звезд, можно получить значимые ограничения на уравнение состояния сверхплотного вещества или, иными словами, на его упругость. От нее, в частности, зависит радиус нейтронных звезд, определяя который с помощью рентгеновских наблюдений нейтронных звезд и пытаются обычно исследовать свойства сверхплотного вещества.

«Буквально вчера, 18 октября,  вышла в свет первая статья, где предпринята первая попытка такого рода (https://arxiv.org/abs/1709.09120) , – сообщил физик. –  Полученные авторами ограничения на радиусы нейтронных звезд (> 10.7 км) согласуются со значениями, полученными нашей группой из анализа наблюдений вспыхивающих в рентгене нейтронных звезд-барстеров. Ранее мы установили, что радиусы нейтронных звезд заключены в пределах от 11 до 13 километров. В нашей статье «Neutron star mass and radius measurements from atmospheric model fits to X-ray burst cooling tail spectra» («Измерение массы и радиуса нейтронной звезды путем моделирования спектров рентгеновского барстера на фазе остывания спектрами моделей атмосфер») (https://arxiv.org/abs/1709.09120)  проводится прямая аппроксимация рентгеновских спектров барстеров моими спектрами моделей атмосфер горячих нейтронных звезд. Эта статья использовалась коллаборациями LIGO и Virgo при интерпретaции наблюдавшегося гравитационно-волнового сигнала (https://arxiv.org/abs/1710.05832)».