Астрономи вперше змогли побачити джерело гравітаційних хвиль в оптичному діапазоні. Цим джерелом стала кілонова - вибухове злиття двох нейтронних зірок.
17 серпня 2017 року лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO в США спільно з установкою «Virgo Interferometer» в Італії зареєструвала гравітаційні хвилі, що прийшли на Землю з космосу. Ця п'ята за рахунком реєстрація гравітаційних хвиль отримала позначення GW170817. Через приблизно дві секунди дві космічних обсерваторії, гамма-телескоп Фермі (NASA) і астрофізична гамма-лабораторія Європейського космічного агентства (ESA) INTEGRAL, спостерігали короткий гамма-сплеск в тій же області неба.
Гамма-сплеск - нетривалий потужний сигнал електромагнітного випромінювання в гамма діапазоні, що свідчить про якусь грандіозну космічну подію, що супроводжувалася викидом величезної кількості енергії. Про те, що злиття чорних дір або нейтронних зірок, що породжує гравітаційні хвилі, має призводити до гамма-сплеску, астрофізики передбачали давно. І ось, нарешті, вони отримали можливість зіставити джерела обох типів випромінювань.
Спостереження на установках LIGO-Virgo дозволили визначити місце розташування джерело гравітаційних хвиль в межах великої ділянки південного неба розміром в кілька сотень дисків повного Місяця, що містить мільйони зірок (площа області близько 35 квадратних градусів). Щойно в Чилі настала ніч, численні телескопи Європейської південної обсерваторії (ESO) почали спостерігати цей район неба в пошуках нових джерел випромінювання. Перше повідомлення про виявлення нового джерела світла надійшло з оптичного метрового телескопа Swope, який виявив об'єкт поблизу лінзоподібної галактики NGC 4993 в сузір'ї Гідри. Майже одночасно те саме джерело зареєструвало телескоп VISTA в інфрачервоних променях. Після того, як ніч просунулася по земній кулі на захід, об'єкт побачили телескопами Pan-STARRS і Subaru, на Гавайських островах, причому була помічена його швидка еволюція.
Астрономи ESO почали одну з найбільших за всю історію обсерваторії позапланових спостережних кампаній. Численні телескопи обсерваторії та її партнерів безперервно стежили за новою подією і її наслідками в широкому діапазоні довжин хвиль протягом декількох тижнів після його відкриття. На жаль, цю галактику можна було спостерігати тільки у вечірній час у серпні; у вересні вона опинилася на небі занадто близько до Сонця і стала ненаблюдаемой. До спостережень підключилися і приблизно 70 обсерваторій по всьому світу, в тому числі Космічний телескоп Хаббла (NASA/ESA).
Оцінки відстані до об'єкта, отримані як з гравітаційно-хвильових даних, так і з інших спостережень, дали узгоджувані результати: GW170817 знаходиться на тій же відстані від Землі, що і галактика NGC 4993, тобто в 130 мільйонах світлових років. Таким чином, це найближче до нас з усіх виявлених джерел гравітаційних хвиль і одне з найближчих джерел гамма-сплесків, що коли-небудь спостерігалися.
Гравітаційні хвилі породжуються будь-якими певним чином прискорено рухомими масами. Але тільки найпотужніші з цих хвиль, обумовлені швидкими змінами швидкості дуже масивних об'єктів, можуть бути зареєстровані сучасними приймачами. У цьому випадку астрофізики припустили, що йдеться про злиття нейтронних зірок. Оскільки саме цей процес за сучасними уявленнями в основному і породжує короткі гамма-сплески.
Після того, як масивна зірка вибухає у вигляді наднової, на її місці залишається надщільне ядро, яке стиснулося (сколапсирувало), - нейтронна зірка. Оскільки маси нейтронних зірок в цілому менше, ніж у чорних дір, їх злиття породжують більш слабкі гравітаційні хвилі, ніж злиття чорних дір, які, ймовірно, і призвели до перших чотирьох випадків реєстрації гравітаційних хвиль. У цьому ж випадку спостереження виявилися можливими завдяки близькості зливних нейтронних зірок до Землі.
Злиття двох нейтронних зірок має супроводжуватися вибухом у тисячу разів більш яскравим, ніж у разі типової нової зірки. Тому його назвали кілоновою. Майже одночасна реєстрація гравітаційних хвиль і гамма-променів від GW170817 породила надію на те, що це і є давно розшукувана кілонова. І спостереження на інструментах ESO дійсно виявили у цього об'єкта властивості, дуже близькі до теоретичних передбачень, зроблених вже більше 30 років тому. Зокрема, там відбувається викид радіоактивних важких хімічних елементів, що розлітаються зі швидкістю в одну п'яту швидкості світла. Протягом декількох днів - швидше, ніж при будь-якому іншому зоряному вибуху - цвіт кілонової змінюється від яскраво-блакитного до дуже червоного.
Отримані на Дуже великому телескопі (VLT ESO, Very Large Telescope) спектри показують присутність цезію і телура, викинутих у простір. Ці та інші важкі елементи, такі як золото і платина, розсіюються в космосі після вибухів кілонових. Таким чином, спостереження вказують на формування елементів важче заліза при ядерних реакціях в надрах надщільних зоряних об'єктів. Цей процес, званий r-нуклеосинтезом, раніше був відомий тільки в теорії. Тепер є перше спостережне підтвердження існування кілонових. Одночасно отримані найвагоміші на сьогоднішній день докази того, що короткочасні гамма-сплески обумовлені злиттями нейтронних зірок,
поки що дані добре узгоджуються з теорією. Це можна вважати тріумфом теоретиків і підтвердженням абсолютної реальності подій, зареєстрованих установками LIGO-VIRGO. Це і чудове досягнення ESO, якій вдалося виконати докладні спостереження кілонової.
Результати досліджень представлені в шести статтях, що публікуються в журналах Nature, Nature Astronomy і Astrophysical Journal Letters.За
матеріалами Європейської південної обсерваторії (ESO)