Fusão de estrelas de nêutrons em 17 de agosto de 2017

GW170817
Medições da colaboração LIGO-Virgo do sinal GW170817.
Medições da colaboração LIGO-Virgo do sinal GW170817.
Detecção
Data de detecção 17 de agosto de 2017
Publicação de resultados 16 de outubro de 2017
Detectado por LIGO
Virgo
Dados
Fonte coalescência de duas estrelas de nêutrons
Duração do sinal 100  s
Desvio para o vermelho ( z ) 0,008+0,002
−0,003
Energia total liberada ( E rad ) > 0,025  M c 2


A fusão de duas estrelas de nêutrons foi detectada em17 de agosto de 2017dentro da galáxia NGC 4993 , tanto na forma de ondas gravitacionais quanto na forma de luz .

No total, além do LIGO e de Virgem , cerca de 70 observatórios , tanto no solo quanto no espaço , participaram do monitoramento do evento. Esta é a primeira detecção de ondas gravitacionais para as quais uma contraparte eletromagnética foi detectada. Essa detecção reforça a hipótese de que as explosões de raios gama , ou pelo menos parte delas, são o resultado da fusão de duas estrelas de nêutrons .

Informações gerais

Em formação
Massa da primeira estrela de nêutrons 1,36 a 1,60 (suposição de um valor baixo para o spin)
Massa da segunda estrela de nêutrons 1,17 a 1,36 (suposição de um valor baixo para o spin)
Raio de duas estrelas de nêutrons 11,9+1,4
-1,4 km
Massa final 2,74+0,04
−0,01 (suposição de um valor baixo para o giro)
Energia irradiada na forma de ondas gravitacionais > 0,025
Distância da fonte 40+8
-14 Mpc
Redshift fonte 0,008+0,002
−0,003

GW170817, o evento de ondas gravitacionais

GW170817 é o nome do sinal atribuído a uma observação direta das ondas gravitacionais anunciadas em16 de outubro de 2017pelas colaborações LIGO e Virgo . A detecção de sinal foi realizada em17 de agosto de 2017em 12  h  41  UTC em três locais, e durou cerca de 100  s . A análise do sinal indica a fusão de duas estrelas de 1,1 a 1,6  massas solares (massas típicas de estrelas de nêutrons).

GRB 170817A, a explosão de raios gama

Uma explosão de raios gama ( GRB 170817A ) associada à onda gravitacional foi detectada aproximadamente 1,74 ± 0,05 segundos após o início do sinal da onda gravitacional da coalescência das duas estrelas pelo Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray , com o instrumento GBM, e o Laboratório Internacional de Astrofísica de Raios Gama (INTEGRAL), com o SPI-ACS. O sinal corresponde à primeira observação da coalescência de duas estrelas de nêutrons .

Ondas de rádio

A observação detalhada de ondas de rádio remanescentes - usando rádios telescópios VLA e VLBA  - permitiu a uma equipe de astrofísicos do Caltech confirmar que o fenômeno na origem de todos os sinais correspondia ao cenário de fusão de estrelas de nêutrons.

AT 2017gfo, o kilonova

AT 2017gfo é um evento astronômico transitório . Foi detectado pela primeira vez pelo Swope Supernova Survey  ( SSS), cerca de 10,9 horas após o sinal da onda gravitacional, que o listou como SSS 17a antes de receber sua designação oficial da União Astronômica Internacional , AT 2017gfo . O evento também foi observado pela pesquisa de supernovas Distance Less Than 40 Megaparsecs (DLT40) e listado sob a designação DLT17ck. Dada sua raridade e proximidade espaço-temporal com GW170817, AT 2017gfo provavelmente se originou da mesma fusão de estrelas de nêutrons (a probabilidade de que as duas não estejam relacionadas é estimada em menos de 10 -9 ).

No momento de sua descoberta, o evento transiente tinha uma magnitude absoluta de -15,8 ± 0,1, provavelmente com pico entre 11 e 35 horas após a observação do sinal da onda gravitacional e, em seguida, diminuindo rapidamente (perto de uma magnitude de menos 35 horas após a primeira observação). Seu espectro também é singular, com rápida evolução em direção ao vermelho e poucos padrões discerníveis em relação aos demais eventos astronômicos transitórios observados até então. Portanto, na época de sua descoberta, AT 2017gfo era a supernova conhecida de crescimento mais rápido .

Objeto resultante

Dada uma massa estimada de 2,74  massas solares para o objeto resultante da fusão, sua natureza é indeterminada. Se for uma estrela de nêutrons , é a mais massiva que se conhece; inversamente, se for um buraco negro , é o menos massivo conhecido. Observações do Telescópio Espacial Chandra feitas entreagosto de 2017 e janeiro de 2018revelam que o fluxo de raios-X da fonte seria fraco para uma estrela de nêutrons, sugerindo que seria um buraco negro. Observações realizadas em conjunto por 32 radiotelescópios e combinadas por interferometria puderam mostrar que a fusão foi seguida por um jato relativístico e estreito de matéria ; tais jatos até agora só foram observados em torno de buracos negros.

Implicações

Os espectros ultravioleta, visível e infravermelho próximo da contraparte eletromagnética do evento mostram que um mínimo de cerca de 0,5 ± 0,2 massas solares de elementos foram produzidos pelo processo r , sugerindo que uma parte significativa do elemento pesado é produzida pela fusão de estrelas de nêutrons. O evento de17 de agosto de 2017é a primeira observação direta de que as fusões de estrelas de nêutrons participam ativamente da nucleossíntese. Além disso, a detecção de lantanídeos no espectro da contraparte eletromagnética rejeita a hipótese de fusão de um sistema binário de estrelas estranhas .

Como esse evento é o primeiro desse tipo a ser observado, a taxa de ocorrência de eventos semelhantes é difícil de estimar. No entanto, um limite superior na taxa de ocorrência de eventos transitórios semelhante a AT 2017gfo foi determinado como 1,6 × 10 5  Gpc −3  a −1 .

Medir a velocidade das ondas gravitacionais exclui muitas teorias da gravidade modificada como explicação para a aceleração cósmica . GW170817 e GRB 170817A realmente tornam possível restringir a relação com e, respectivamente, as velocidades das ondas gravitacionais e da luz no vácuo entre aproximadamente -4,3 × 10 −16 e 10 −11 , considerando a velocidade da constante das ondas gravitacionais.

Referências

  1. Abbott et al. 2017 .
  2. (em) The LIGO Scientific Collaboration and the Virgo Collaboration , "  GW170817: Measurements of Neutron Star Radii and Equation of State  " , Physical Review Letters , vol.  121, n o  16,15 de outubro de 2018, p.  161101 ( DOI  10.1103 / PhysRevLett.121.161101 , ler online , acessado em 24 de outubro de 2018 ).
  3. Sean Bailly, "  A fusão de duas estrelas de nêutrons feita Ligo e Virgem vibrar  ", Pour la science , n o  482,dezembro de 2017, p.  6.
  4. (em) BP Abbott, A. Abbott, Abbott TD, Acernese F. et al. , "  Ondas gravitacionais e raios gama de uma fusão de estrela de nêutrons binários: GW170817 e GRB 170817A  " , The Astrophysical Journal Letters , vol.  848, n o  216 de outubro de 2017( leia online , consultado em 23 de novembro de 2017 ).
  5. Lucas Streit "  Um jato superluminal estrelas trai nêutrons fundem  ," Para a ciência , n o  493,novembro de 2018, p.  8 ( ler online )
  6. Coulter et al. 2017 .
  7. Servidor de nomes temporários .
  8. Valenti et al. 2017 .
  9. Siebert et al. 2017 .
  10. (em) Charles Q. Choi, "  Gravitational Waves Detected from Neutron Star Crashes: The Discovery Explained  " , Space.com ,16 de outubro de 2017( leia online ).
  11. (em) David Pooley, Pawan Kumar, J. Craig Wheeler e Bruce Grossan, "  GW170817 Most Likely Made a Black Hole  " , The Astrophysical Journal Letters ,31 de maio de 2018( DOI  10.3847 / 2041-8213 / aac3d6 , leia online ).
  12. (en) G. Ghirlanda, OS Salafia, Z. Paragi, Giroletti M., J. Yang, B. Marcote, J. Blanchard, I. Agudo, T. An et al. , "  Emissão de rádio compacta indica que um jato estruturado foi produzido por uma fusão de estrela de nêutrons binária  " , Science ,21 de fevereiro de 2019( DOI  10.1126 / science.aau8815 , leia online ).
  13. Drout et al. 2017 .
  14. (en) Hao Wang , Fu-Wen Zhang , Yuan-Zhu Wang , Zhao-Qiang Shen , Yun-Feng Liang, Xiang Li, Neng-Hui Liao, Zhi-Ping Jin, Qiang Yuan, Yuan-Chuan Zou, Yi-Zhong Fan e Da-Ming Wei, "  associação GW170817 / GRB 170817A / AT2017gfo: algumas implicações para a física e astrofísica  " , arXiv: 1710.05805 [astro-ph, física: gr-qc] ,16 de outubro de 2017( leia online , consultado em 2 de novembro de 2017 ).
  15. (em) S. Rosswog J. Sollerman , U. Feindt e A. Goobar , "  A primeira detecção direta de fusão de estrelas de nêutrons: implicações para a nucleossíntese cósmica  " , arXiv: 1710.05445 [astro-ph] ,16 de outubro de 2017( leia online , consultado em 18 de outubro de 2017 ).
  16. (em) L. Lombriser e A. Taylor, "  Breaking a Dark degeneracy with Gravitational Waves  " , Journal of Cosmology and Astroparticle Physics , vol.  2016,março de 2016, p.  031 ( DOI  10.1088 / 1475-7516 / 2016/03/031 ).
  17. (in) L. e N. Lima Lombriser, "  Challenges to Self-Acceleration in Modified Gravity from Gravitational Waves and Large-Scale Structure  " , Physics Letters B , vol.  765,2017, p.  382 ( DOI  10.1016 / j.physletb.2016.12.048 , ler online ).

Veja também

Bibliografia

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Artigos científicos

Todos os artigos publicados por ocasião do anúncio de 16 de outubro de 2017são compilados nesta página .

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