Kilonova

Image
Umělecký dojem z Kilonovy.

Kilonova (alternativně také Macronova ) je vypuknutí jasu slučovaných dvojité hvězdy , The elektromagnetické záření z , který je poháněn pomocí radioaktivního rozpadu z prvků , které byly vytvořeny v r-procesu . Termín kilonova označuje uvolněnou energii , která je asi tisíckrát vyšší než hodnota klasické novy a je slabší než normální supernova .

vlastnosti

Kilonovae mohou nastat, když se spojí dvě neutronové hvězdy nebo se černá díra spojí s neutronovou hvězdou. Neutronová hvězda s nižší hmotností je zničena slapovými silami svého těžšího společníka. Zatímco většina hmoty rozrušené hvězdy se akumuluje z akrečního disku na masivnějšího společníka , 0,001 až 0,1  solárních hmot zničené neutronové hvězdy se izotropicky vysune rychlostí 0,1 až 0,2násobku rychlosti světla . Neutron-bohatý záležitost je transformována do několika sekund od štěpení a beta rozpad na prvky, které jsou vytvořeny pomocí r-procesu. Nově syntetizované radioaktivní prvky se rozpadají a emitované záření lze detekovat jako ohnisko trvající 0,5 až 10 dnů se svítivostí 10 34  W až 10 35,5  W. Spektrum, které lze očekávat, předpověděl v roce 2010 Brian Metzger a jeho kolegové (Metzger získal cenu New Horizons in Physics Prize za rok 2019 ).

Image
Spektrum Kilonova AT 2017gfo v průběhu 1,5 až 10,5 dne.

Spektrum s kilonova by měl být jedinečný, jako kvazi-termální s teplotou 10000  K , a - vzhledem k vysoké rychlosti expanze - zobrazení bez spektrální čáry . Sloučení dvou kompaktních hvězd emituje gravitační vlny, které lze pozorovat pomocí detektorů gravitačních vln, jako je LIGO nebo VIRGO .

Vysunutá hmota interaguje s existující okolní hmotou a bremsstrahlung by měl být schopen detekovat rádiový záblesk trvající několik dní . Sloučení dvou kompaktních hvězd je také považováno za příčinu krátkodobých záblesků gama ( záblesky gama: GRB) . Záblesk gama záření by měl nastat několik sekund po signálu gravitační vlny. Dosvit GRB v infračervené oblasti byl pozorován z relativně blízkého GRB 130603B , což lze interpretovat jako kilonova .

Kilonovy jsou považovány za významný zdroj těžkých prvků r-procesu s atomovými hmotnostmi přesahujícími 130, protože příspěvek supernovy ejecta k těmto prvkům se zdá být příliš malý na to, aby vysvětlil naměřené hodnoty v mezihvězdné hmotě .

Světelná křivka v následujících týdnech by měla být určena radioaktivního rozpadu prvků, jako radia , vytvořené v průběhu nárazu .

GW170817 = GRB 170817A

17. srpna 2017 byla dvěma detektory LIGO spolu s detektorem Panny zaregistrována událost gravitační vlny . O 1,7 sekundy později kosmický dalekohled Fermi Gamma-ray zaregistroval gama záblesk GRB 170817A a obě pozorování mohla být spojena s optickým přechodem v galaxii NGC 4993 . Kilonovu bylo možné pozorovat v optické , infračervené, ultrafialové , rentgenové a rádiové oblasti . Světelnost 3 × 10 34  W lze odvodit ze světelné křivky a vzdálenosti do galaxie S0 . Vyvržená hmota byla modelována jako (2–2,5) × 10 −2 sluneční hmoty rychlostí 0,3násobku rychlosti světla . Barevný index změnila z modré na červenou během několika dnů, a po týdnu Kilonova nejvíce elektromagnetického záření emitující v infračervené oblasti. Emise rentgenových paprsků se zdá být do značné míry výsledkem interakce mezi vysunutým ejectou a okolní hmotou. Záblesk gama záření vyzařoval 95 procent své energie za méně než dvě sekundy a měl neobvykle nízkou svítivost. Země pravděpodobně nečelila žádnému z trysek . Lanthanide- bohatý Kilonova GW170817 je považován za přímé potvrzení, že většina prvků tvořených r-procesu vznikají při srážce neutronových hvězd.

Potvrzení sloučení výbuchů dvěma neutronovými hvězdami lze použít

  • k určení hodnoty Hubbleovy konstanty
  • změřte hmotnostní limit neutronových hvězd
  • studovat vlastnosti trysek z mimoosých GRB
  • lépe odhadnout na rovnici stavu husté hmoty

webové odkazy

Commons : Kilonova  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů

Poznámky pod čarou

  1. ↑ LK Nuttall, DJ White, PJ Sutton, EJ Daw, VS Dhillon, W. Zheng, C. Akerlof: Zpracování obrazu ve velkém měřítku pomocí potrubí ROTSE pro sledování událostí gravitačních vln . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2012, arxiv : 1211.6713v2 .
  2. ^ NR Tanvir, AJ Levan, AS Fruchter, J. Hjorth, K. Wiersema, R. Tunnicliffe, A. de Ugarte Postigo: ‚ Kilonova 'spojená s krátkodobým zábleskem gama záření GRB 130603B . In: Příroda . páska 500 , č. 7464 , 2013, s. 547-549 , doi : 10,1038 / nature12505 , arxiv : 1306,4971 .
  3. ^ Brian D. Metzger, Edo Berger: Jaký je nejslibnější protějšek elektromagnetického binárního spojení neutronových hvězd? In: The Astrophysical Journal . páska 746 , č. 48 , 2012, doi : 10,1088 / 0004-637X / 746/1/48 , arxiv : 1108,6056 .
  4. ^ Luke Zoltan Kelley, Ilya Mandel, Enrico Ramirez-Ruiz: Elektromagnetické přechodové jevy jako spouštěče při hledání gravitačních vln z kompaktních binárních fúzí . In: Physical Review D . páska 87 , č. 12 , 2012, s. 123004 , doi : 10,1103 / PhysRevD.87.123004 , arXiv : 1209,3027 .
  5. ^ Brian D. Metzger: Kilonovae . In: Living Reviews in Relativity . páska 20 , č. 3. 2017, doi : 10,1007 / s41114-017-0006-z , arxiv : 1610.09381 .
  6. ^ E. Berger, W. Fong, R. Chornock: Kouřící zbraň nebo doutnající uhlíky? Možný r-proces Kilonova spojený s Short-Hard GRB 130603B . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2013, arxiv : 1306,3960 .
  7. ^ S.Rosswog, O. Korobkin, A. Arcones, F.-K. Thielemann: Dlouhodobý vývoj zbytků sloučení neutronových hvězd I: dopad nukleosyntézy r-procesu . In: Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti . páska 439 , 2014, s. 744-756 , doi : 10,1093 / mnras / stt2502 , arxiv : 1307,2939 .
  8. ^ Watson et al.: Identifikace stroncia ve sloučení dvou neutronových hvězd . In: Příroda . páska 574 , 2019, s. 497-500 , arxiv : 1910.10510 .
  9. ↑ Jair Arcavi a kol.: Optická emise z kilo novy Po sloučení neutronové hvězdy s detekcí gravitačních vln . In: Příroda . páska 551 , č. 7678 , 2017, s. 64–66 , doi : 10,1038 / nature24291 , arxiv : 1710,05843 .
  10. ↑ [email protected]: Dalekohledy ESO pozorují první světlo ze zdroje gravitačních vln - slučování neutronových hvězd rozptyluje zlato a platinu ve vesmíru. Citováno 17. října 2017 .
  11. ^ SJ Smartt at al.: Kilonova jako elektromagnetický protějšek ke zdroji gravitačních vln . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05841v2 .
  12. ↑ Masaomi Tanaka at al.: Kilonova z post-merger ejecta jako optický a blízký infračervený protějšek GW170817 . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05850v1 .
  13. ^ PA Evans at al.: Swift a NuSTAR pozorování GW170817: detekce modré kilonova . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05437v1 .
  14. ^ NR Tanvir, at al.: Vznik Lanthanide-Rich Kilonova po sloučení dvou neutronových hvězd . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05455v1 .
  15. ↑ Naoki Seto, Koutarou Kyutoku: Perspektivy místního měření parametrů pomocí HST pomocí gravitačních vln od dvojitých neutronových hvězd . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.06424v1 .
  16. ↑ Ben Margalit, Brian Metzger: Omezení maximální hmotnosti neutronových hvězd z pozorování GW170817 z více poslů . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05938v1 .
  17. ↑ Sam Kim et al .: Omezení ALMA a GMRT na mimoosý výboj gama záření 170817A z fúze binárních neutronových hvězd GW170817 . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05847v1 .
  18. ^ Hao Wang et al.: GW170817 / GRB 170817A / AT2017gfo asociace: některé důsledky pro fyziku a astrofyziku . In: Astrofyzika. Solární a hvězdná astrofyzika . 2017, arxiv : 1710.05805v1 .